commit to user
ANALISIS TORSI DAN DAYA AKIBAT PEMOTONGAN RAMP POROS BUBUNGAN (CAMSHAFT) PADA SEPEDA MOTOR
SUZUKI SHOGUN 125 SP TAHUN 2005
SKRIPSI
Oleh:
KURNIAWAN HIDAYAH MAHMUD NIM. K2508014
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user iii
ANALISIS TORSI DAN DAYA AKIBAT PEMOTONGAN RAMP POROS BUBUNGAN (CAMSHAFT) PADA SEPEDA MOTOR
SUZUKI SHOGUN 125 SP TAHUN 2005
Oleh:
KURNIAWAN HIDAYAH MAHMUD NIM. K2508014
Skripsi
Ditulis dan diajukan untuk memenuhi syarat mendapatkan gelar Sarjana
Pendidikan Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan
FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS SEBELAS MARET
commit to user iv
commit to user v Senin
commit to user vi ABSTRAK
Kurniawan Hidayah Mahmud. ANALISIS TORSI DAN DAYA AKIBAT PEMOTONGAN RAMP POROS BUBUNGAN (CAMSHAFT) PADA SEPEDA MOTOR SUZUKI SHOGUN 125 SP TAHUN 2005. Skripsi, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret Surakarta, Oktober 2012. Tujuan penelitian ini adalah: (1) Mengetahui torsi dan daya sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP menggunakan poros bubungan standar pada 4000 rpm hingga 10000 rpm, (2) Mengetahui torsi dan daya sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP menggunakan poros bubungan modifikasi (durasi 255o) pada 4000 rpm hingga 10000 rpm, (3) Mengetahui peningkatan torsi dan daya menggunakan poros bubungan modifikasi (durasi 255o) dibandingkan dengan poros bubungan standar.
Pengujian dilakukan di bengkel AHASS Taruna Motor Sport yang beralamat di Jl. Bhayangkara No. 78 Solo dengan menggunakan alat Dynojet 250i. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimental. Sampel dalam penelitian ini menggunakan sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP tahun 2005 bernomor mesin F404-ID-139033. Teknik pengambilan sampel dalam penelitian ini menggunakan teknik sampel bertujuan/ purposive sample. Metode pengumpulan data dalam penelitian ini menggunakan metode observasi yang memanfaatkan lembar observasi (print out) hasil pengukuran torsi dan daya dari Dynojet 250i. Analisis data dalam penelitian ini menggunakan metode deskriptif dengan studi komparatif.
commit to user vii
menggunakan poros bubungan modifikasi yaitu sebesar 0,7 ft-lbs, dan putaraan mesin berpindah kearah yang lebih tinggi yaitu sejauh 500 rpm. Meningkatnya torsi maksimal menyebabkan kendaraan lebih responsif saat mulai berjalan dan akselarasi. Berpindahnya torsi maksimal yang dihasilkan ke putaran yang lebih tinggi menyebabkan kemampuan putar tidak cenderung turun saat perpindahan gigi transmisi sehingga daya maksimal mudah dicapai. Sedangkan, peningkatan daya setelah menggunakan poros bubungan modifikasi (durasi 255o) yaitu sebesar 1,8 hp, dan putaran mesin berpindah kearah yang lebih tinggi yaitu sejauh 500 rpm. Meningkatnya daya maksimal menyebabakan kecepatan maksimal yang dicapai kendaraan lebih tinggi. Berpindahnya daya maksimal yang dihasilkan ke putaran mesin yang lebih tinggi menyebabkan kecepatan maksimal dari kendaraan dapat dipertahankan sehingga kecepatan maksimal tetap stabil. Dengan meningkatnya torsi dan daya yang dihasilkan menggunakan poros bubungan modifikasi (durasi 255o), maka hal ini dapat menjadi masukan bagi konsumen untuk diaplikasikan pada sepeda motor yang dimilikinya. Selain itu, hal ini juga dapat memberi masukan bagi produsen sepeda motor dalam merancang durasi poros bubungan.
commit to user viii ABSTRACT
Kurniawan Hidayah Mahmud. ANALYSIS OF TORQUE AND POWER FROM THE CUTTING RAMP CAMSHAFT ON MOTORCYCLES SUZUKI SHOGUN 125 SP IN 2005. Research paper, School of Teacher Training and Education Sebelas Maret University of Surakarta, October 2012.
The objective of this research is: (1) Aware of the torque and power of motorcycle Suzuki Shogun SP 125 uses a standard camshaft at 4000 rpm to 10000 rpm, (2) Aware of the torque and power of motorcycle Suzuki Shogun SP 125 using a modified camshaft (255o duration) at 4000 rpm to 10000 rpm, (3) Aware of increase in torque and power using a modified camshaft (255o duration) compared to standard camshaft.
The experiment is being done in AHASS Taruna Motor Sport Company, which is located at Jl. Bhayangkara No 78 Solo using a Dynojet 250i. This research is an experimental study. Sample in this research is a Suzuki Shogun 125 SP 2005 motorcycle with machine numbered as F404-ID-139033. Technique of taking sample in this research uses purposive sample. Methods of data collection in this study using observation method that utilizes the observation sheet (print out) the measurement of torque and power from the Dynojet 250i. Data analysis in this research using descriptive method with comparative studies.
commit to user ix
power. Meanwhile, an increase in power after using the modified camshaft (length 255o), that is equal 1,8 hp, and the engine speed to move toward a higher rate as far as 500 rpm. Increasing the maximum power reached a maximum speed causing higher vehicle. Transfer of the maximum power generated engine speed to the higher because the maximum speed of the vehicle can be maintained so that the maximum speed remains stable. With the increase in torque and power generated using modified camshafts (duration 255o), then this may be an input for the consumer to be applied to motorcycle. In addition, it can also provide input for motorcycle manufacturers in designing duration of the camshaft.
commit to user x MOTTO
“Alasan itu hanya dibuat orang yang malas”
“Hidup bagai Awan. Yang berada di langit, menantang matahari. Walau terlihat
kosong, namun sangat mempengaruhi”
“Hidup harus dipaksa, walau hati merasa terpaksa, maka akan terbiasa. Hasilnya akan luar biasa”
“Kemarin adalah kenangan, sekarang adalah kenyataan, dan esok adalah tantangan”
“Kenyataan hari ini adalah hasil kemarin. Hasil hari ini adalah kenyataan hari
esok.”
“Menekuni hobi adalah proses menjadi sukses dan kaya”
“Merencanakan hidup, sama dengan menandatangani kotrak kesuksesan”
“Orang sukses berani mempraktikkan teori”
“Orang cerdas bisa memanfaatkan situasi saat dia dimanfaatkan orang lain”
“Orang yang tidak bisa memanfaatkan orang lain, sama saja memutuskan
jembatan kesuksesan hidupnya”
“Sukses tidak diukur dari posisi yang dicapai seseorang dalam hidup, tapi dari kesulitan yang berhasil diatasi ketika berusaha meraih sukses”
commit to user xi PERSEMBAHAN
Teriring syukurku pada-Mu, kupersembahkan karya ini untuk:
“Bapak dan Ibu”
Terima kasih ku ucapkan, apa yang kalian berikan tak kan ku bisa membalasnya.
Doa yang selalu menyertai langkah ku. Kasih sayang yang tak terhingga.
Pengorbanan yang tak terbatas. Kepercayaan atas segala pilihan ku. Keberanian
dan kemandirian yang kalian ajarkan. Tak kan ku buat kalian menyesal.
“Woyo Corps (Lugi, Denny, Iyan dan Cipto)”
Terima kasih atas motivasi, kerjasama dan kebersamaannya selama ini.
Bersyukur memiliki sahabat-sahabat luar biasa seperti kalian.
“Mas Pur, dkk”
Terima kasih telah membantu dalam penelitian skripsi ku, dan ilmu mesin yang kau
berikan. Semua jasamu tak kan pernah ku lupakan.
“Mulyono”
Terima kasih telah menjadi teman duet skripsi ku. Waktu yang kau berikan tak kan
tergantiakan. Arti kesederhanaan hidup yang ajarkan tak pernah terlupakan.
“Sahabat-Sahabat PTM’08”
Terima kasih atas kebersaannya selama ini.
“Masa DepanKu :<3”
Terima kasih atas motivasi dan pengertianmu, membangunkanku saat malam mengerjakan skripsi.
commit to user xii KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah Yang Maha Pengasih dan Penyayang, yang
memberi ilmu, inspirasi, dan kemuliaan. Atas kehendak-Nya penulis dapat
manyelesaikan skripsi dengan judul ”ANALISIS TORSI DAN DAYA AKIBAT
PEMOTONGAN RAMP POROS BUBUNGAN (CAMSHAFT) PADA SUZUKI SHOGUN 125 SP TAHUN 2005”.
Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian dari persyaratan untuk
mendapatkan gelar Sarjana pada Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan
Pendidikan Teknik dan Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan,
Universitas Sebelas Maret Surakarta. Penulis menyadari bahwa terselesaikannnya
skripsi ini tidak terlepas dari bantuan, bimbingan, dan pengarahan dari berbagai
pihak. Untuk itu, penulis menyampaikann teriama kasih kepada:
1. Dekan Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
2. Ketua Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan.
3. Ketua Program Studi Pendidikan Teknik Mesin, Jurusan Pendidikan Teknik dan
Kejuruan, Fakultas Keguruan dan Ilmu Pendidikan Universitas Sebelas Maret
Surakarta.
4. Ir. Husin Bugis, M.Si., selaku Pembimbing I, yang selalu memberikan motivasi
dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
5. Ngatou Rohman, S.Pd., M.Pd., selaku Pembimbing II, yang selaku memberikan
pengarahan dan bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
6. Mas Pur, selaku mekanik MP C’lick Hore yang telah membantu dalam proses
pelaksanaan penelitian skripsi ini.
7. Bengkel AHASS Taruna Motor Sport, yang telah memberikan kesempatan dan
tempat guna pengambilan data dalam penelitian.
8. Semua pihak yang turut membantu dalam penyususnan skripsi ini yang tidak
commit to user xiii
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan karena
keterbatasan penulis. Meskipun demikian, penulis berharap semoga skripsi ini
bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca umumnya.
Surakarta, Oktober 2012
commit to user xiv DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERNYATAAN ... ii
HALAMAN PENGAJUAN ... iii
HALAMAN PERSETUJUAN ... iv
HALAMAN PENGESAHAN ... v
HALAMAN ABSTRAK ... vi
HALAMAN ABSTRACK ... viii
HALAMAN MOTTO ... x
HALAMAN PERSEMBAHAN... xi
KATA PENGANTAR ... xii
DAFTAR ISI ... xvi
DAFTAR GAMBAR ... xvii
DAFTAR TABEL ... xix
DAFTAR LAMPIRAN ... xx
BAB I PENDAHULUAN A.Latar Belakang Masalah ... 1
B.Identifikasi Masalah ... 6
C.Pembatasan Masalah ... 6
D.Rumusan Masalah ... 7
E.Tujuan Penelitian ... 7
F. Manfaat Penelitian ... 7
BAB II KAJIAN PUSTAKA A.Kajian Teori dan Hasil Penelitian Yang Relevan ... 9
1. Motor Bakar ... 9
2. Motor Bensin Atau Otto ... 10
3. Motor Empat Langkah (4 Tak) ... 11
4. Mekanisme Katub ... 14
commit to user xv
6. Modifikasi Poros Bubungan ... 20
7. Putaran Mesin... 33
8. Torsi Dan Daya ... 34
9. Hasil Penelitian Yang Relevan... 39
B.Kerangka Berfikir ... 40
BAB III METODE PENELITIAN A.Tempat dan Waktu Penelitian ... 43
1. Tempat Penelitian... 43
2. Waktu Penelitian ... 43
B.Rancangan/ Desain Penelitian ... 44
C.Populasi dan Sampel ... 45
1. Torsi dan Daya Menggunakan pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Standar ... 67
2. Torsi dan Daya Menggunakan pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 69
3. Perbandingan Torsi dan Daya pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Standar dan Modifikasi ... 71
B.Analisis Data ... 76
commit to user xvi
2. Torsi dan Daya Menggunakan pada Poros Roda Menggunakan
Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 83
3. Perbandingan Torsi dan Daya pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Standar dan Modifikasi ... 87
4. Hubungan Torsi dan Daya Berdasarkan Poros Bubungan ... 93
C.Menjawab Pertanyaan Penelitian ... 77
1. Torsi Dan Daya Suzuki Shogun 125 SP Menggunakan Poros Bubungan Standar Pada 4000 RPM Hingga 10000 RPM ... 95
2. Torsi Dan Daya Suzuki Shogun 125 SP Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) Pada 4000 RPM Hingga 10000 RPM ... 96
3. Peningkatan Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) Dibanding Menggunakan Poros Bubungan Standar ... 96
BAB V SIMPULAN, IMPLIKASI, DAN SARAN A.Simpulan ... 98
B.Implikasi ... 99
C.Saran ... 101
DAFTAR PUSTAKA ... 102
commit to user xvii DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2.1. Skema Mesin Bensin ... 10
2.2. Siklus Kerja Motor 4 Tak ... 11
2.3. Prinsip Kerja Motor 4 Tak ... 11
2.4. Komponen-Komponen Mekanisme Katup ... 15
2.5. Poros Bubungan Suzuki Shogun 125 SP ... 15
2.6. Katup dan Kelengkapannnya ... 16
2.7. Rocker Arm ... 16
2.8. Baut Penyetel Katup ... 17
2.9. Mekanisme Katup Tipe SV, OHV dan OHC... 18
2.10. Mekanisme Katup SOHC ... 19
2.11. Bagian-Bagian pada Poros Bubungan ... 23
2.12. Base Circle Diameter ... 24
2.13. Bentuk Poros Bubungan Berdasarkan Ramp ... 24
2.14. Nose atau Toe Poros Bubungan ... 26
2.15. Diagram Buka Tutup Poros Bubungan ... 26
2.16. LSA (Sudut Jarak Antara Poros Bubungan Hisap Dan Buang) ... 27
2.17. Menentukan Lobe Lift ... 29
2.18. Menentukan Valve Lift ... 30
2.19. Diagram Overlapping Poros Bubungan ... 31
2.20. Posisi Full Lift Poros Bubungan ... 32
2.21. Skema Torsi Mesin ... 35
2.22. Pengukuran Torsi Poros Pada Motor ... 35
2.23. Skema Daya Mesin ... 37
2.24. Loss Horsepower (Daya Yang Hilang) ... 38
3.1. Bagan Prosedur Penelitian ... 49
3.2. Fuller Gauge ... 50
commit to user xviii
3.4. Angle Divender (Busur Derajat) ... 51
3.5. Dial Indicator ... 52
3.6. Poros Bubungan Standar Suzuki Shogun 125 SP ... 52
3.7. Dimensi Poros Bubungan Suzuki Shogun 125 SP ... 53
3.8. Ukuran Lobe Poros Bubungan Standar Suzuki Shogun 125 SP ... 53
3.9. Mengukur Derajat Ramp Lobe Hisap ... 54
3.10. Diagram Durasi Poros Bubungan Standar ... 56
3.11. Diagram Durasi Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 57
3.12. Garis Patokan Derajat Ramp Pada Lobe Hisap dan Buang ... 58
3.13. Derajat Modifikasi Pada Gigi Sentrik/ Sprocket ... 59
3.14. Bagian Dari Bubungan Yang Potong (Grinding) ... 60
3.15. Poros Bubungan Suzuki Shogun 125 SP Modifikasi (Durasi 255o) ... 60
3.16. Dimensi Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 61
3.17. Ukuran Lobe Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 61
3.18. Bagan Aliran Pelaksanaan Eksperimen ... 63
4.1. Grafik Rata-Rata Torsi pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Standar ... 68
4.2. Grafik Rata-Rata Daya pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Standar ... 69
4.3. Grafik Rata-Rata Torsi pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 70
4.4. Grafik Rata-Rata Daya pada Poros Roda Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 71
4.5. Grafik Perbandingan Torsi Menggunakan Poros Bubungan Standar dan Modifikasi (Durasi 255o) ... 72
4.6. Grafik Perbandingan Daya Menggunakan Poros Bubungan Standar dan Bubungan Standar Dan Modifikasi (Durasi 255o) ... 74
4.7. Grafik Perbandingan Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Standar Dan Modifikasi (Durasi 255o) ... 76
commit to user xix
1. Grafik Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Standar Pada
Pengujian Pertama ... 106
2. Grafik Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Standar Pada Pengujian Kedua ... 107
3. Grafik Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Standar Pada Pengujian Ketiga ... 108
4. Grafik Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) Pada Pengujian Pertama ... 109
5. Grafik Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) Pada Pengujian Kedua ... 110
6. Grafik Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) Pada Pengujian Ketiga ... 111
7. Grafik Perbandingan Pengujian Menggunakan Poros Bubungan Standar Dan Modifikasi (Durasi 255o) Pada Pengujian Pertama ... 112
8. Grafik Perbandingan Pengujian Menggunakan Poros Bubungan Standar Dan Modifikasi (Durasi 255o) Pada Pengujian Kedua ... 113
9. Grafik Perbandingan Pengujian Menggunakan Poros Bubungan Standar Dan Modifikasi (Durasi 255o) Pada Pengujian Ketiga ... 114
10. Mengukur Derajat Ramp Lobe Hisap ... 115
11. Mengukur Derajat Ramp Lobe Buang ... 115
12. Posisi Ramp Buka Pada Lobe Hisap ... 115
13. Posisi Ramp Tutup Pada Lobe Hisap ... 115
14. Posisi Ramp Buka Pada Lobe Buang ... 116
15. Posisi Ramp Tutup Pada Lobe Buang ... 116
16. Mentransformasikan Derajat Modifikasi Pada Gigi Sentrik (Sprocket) ... 116
17. Memastikan Derajat Modifikasi Melalui Garis Potokan Pada Gigi Sentrik (Sprocket) ... 116
18. Alat Modifikasi Poros Bubungan (Grinding Camshaft) ... 117
19. LSA Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 117
commit to user xx
21. Poros Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 117
22. Lobe Hisap Standar ... 118
23. Lobe Hisap Modifikasi (Durasi 255o) ... 118
24. Pengujian Torsi Dan Daya Menggunakan Dynojet 250i ... 118
commit to user xxi DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
3.1. Spesifikasi Mesin dan Transmisi Suzuki Shogun 125 SP ... 105
4.1. Hasil Pengamatan Torsi pada Poros Roda Menggunakan Poros
Bubungan Standar ... 67
4.2. Hasil Pengamatan Daya pada Poros Roda Menggunakan Poros
Bubungan Standar ... 68
4.3. Hasil Pengamatan Torsi pada Poros Roda Menggunakan Poros
Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 69
4.4. Hasil Pengamatan Daya pada Poros Roda Menggunakan Poros
Bubungan Modifikasi (Durasi 255o) ... 70
4.5. Perubahan Torsi yang Terjadi Saat Menggunakan Poros Bubungan
Standar dan Setelah Menggunakan Poros Bubungan Modifikasi... 73
4.6. Perubahan Daya yang Terjadi Saat Menggunakan Poros Bubungan
commit to user xxii DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1. Spesifikasi Mesin dan Transmisi Suzuki Shogun 125 SP ... 105
2. Hasil Pengujian Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan
Standar ... 106
3. Hasil Pengujian Torsi Dan Daya Menggunakan Poros Bubungan
Modifikasi (Durasi 255o) ... 109
4. Hasil Perbandingan Pengujian Menggunakan Poros Bubungan Standar
Dan Modifikasi (Durasi 255o) ... 112
5. Foto Pelaksanaan Penelitian ... 115
6. Pengajuan Dan Pengesahan Judul Skripsi ... 119
7. Daftar Kegiatan Seminar Proposal Skripsi ... 120
8. Pengesahan Proposal Skripsi ... 121
9. Surat Permohonan Izin Menyusun Skripsi ... 122
10. Surat Keputusan Dekan FKIP ... 123
11. Surat Permohonan Izin Research ... 124
commit to user BAB I PENDAHULUAN
A.Latar Belakang Masalah
Seiring dengan berjalannya waktu, perkembang ilmu dan teknologi
mendorong manusia untuk berlomba-lomba berkreasi dan berinovasi dengan
menemukan metode baru diberbagai bidang penunjang kehidupan. Penemuan ini
merata disemua bidang, baik bidang industri, otomotif, telekomunikasi, kesehatan,
dan elektronika. Otomotif merupakan salah satu bidang yang berpengaruh dalam
membantu dan mempermudah kegiatan sehari-hari. Otomotif adalah ilmu yang
mempelajari alat-alat transportasi darat yang menggunakan mesin, terutama mobil
dan sepeda motor.
Secara umum alat transportasi saat ini merupakan mesin empat langkah.
Mesin empat langkah ditemukan pada abad ke-19 tepatnya tahun 1876 oleh
Nicholaus Otto dan Van Langen. Nicholaus Otto dan Van Langen berhasil
merealisasikan ide dasar mesin empat langkah dari Beau de Rochas (1862) yang
dikenal hingga sebagai siklus Otto. Siklus Otto merupakan siklus dasar motor bakar
teoritis dengan pembakaran nyala (Spark Ingnition Engine). Siklus Otto empat
langkah dibantu dengan mekanisme katup dalam menjalan siklus kerjanya. Siklus
empat langkah ini dianggap cukup efektif dari segi konsumsi bahan bakar, emisi gas
buang, torsi dan daya. Oleh karena itu, umumnya kendaraan transportasi dan niaga
menggunakan mesin empat langkah.
Sepeda motor adalah alat transportasi yang banyak digunakan oleh
masyarakat Indonesia. Hal ini karena dianggap murah, mudah pengoperasian dan
dapat menjangkau berbagai medan. Tidak heran jika angka penjualan sepeda motor
dari tahun ke tahun meningkat sangat pesat. Jika diamati, produsen sepeda motor
berusaha mengahasilkan produk yang lebih baik dari yang sebelumnya. Hal ini
terbukti, sepeda motor keluaran terbaru dirancang mampu melaju dengan kecepatan
tinggi. Terlihat dari desain bodi kendaraan yang aerodinamis, kapasitas mesin yang
besar dan kinerja mesin yang responsip.
commit to user
Sebagian konsumen beranggapan bahwa sepeda motor yang dikeluarkan
pabrik kurang maksimal terutama pada torsi dan daya. Hal ini mendorong konsumen
untuk melakukan modifikasi sebagian sistem yang bekerja pada sepeda motor untuk
meningkatkan unjuk kerja mesin.
Boentarto (1993: 109) mengemukakan bahwa ada beberapa komponen
sepeda motor yang sering dimodifikasi untuk meningkatkan daya, yaitu: piton/torak,
kepala silinder, lubang pemasukan/ lubang pembilas, sistem kelistrikan, rocker arm,
poros bubungan dan roda gigi.
Modifikasi adalah perubahan sebagian dari kontruksi komponen standar
pabrik untuk meningkatkan kemampuan unjuk kerja mesin. Meningkatkan unjuk
kerja mesin bukan hanya diperuntukkan bagi keperluan balap, namun saat ini juga
ada yang digunakan untuk keperluan sehari-hari. Pada dasarnya meningkatkan unjuk
kerja mesin yakni dengan cara mengurangi pembatas kecepatan kendaraan dengan
masih mempertimbangkan angka keamanan. Pembatas kecepatan kendaraan, dimana
secara spesifik akan berpengaruh besar akan torsi dan daya kendaraan. Sebagai
contoh pembatas kecepatan kendaraan yakni pada CDI, beban torak, beban roda gila
(jika motor pada magnet dan balanser), bentuk saluran hisap dan buang, knalpot,
poros bubungan dan masih banyak lagi.
Pada poros bubungan, pembatas kecepatan kendaraan diatur melalui derajat
buka-tutup katup dan durasi. Derajat buka-tutup dan durasi akan mempengaruhi
jumlah efisiensi volumetris dan tekanan hasil pembakaran. Tekanan hasil
pembakaran akan mempengaruhi torsi dan daya pada putaran tertentu. Torsi yang
dihasilkan akan mempengaruhi akselarasi dari kendaraan. Sedangakan, daya akan
mempengaruhi kecepatan maksimal yang dihasilkan kendaraan tersebut menempuh
jarak tertentu dengan waktu yang singkat. Dengan menurunkan besarnya torsi dan
daya yang dihasilkan, maka akan dapat membatasi kecepatan kendaraan. Hal tersebut
commit to user
3
Poros bubungan adalah komponen mesin empat langkah yang berfungsi
mengatur buka-tutup katup pada saluran hisap dan buang. Poros bubungan
merupakan poros yang berbentuk bulat telur yang berputar eksentrik. Poros
bubungan bekerja sesuai putaran poros engkol, dengan perbandingan dua kali
putaran poros engkol dan satu kali putaran poros bubungan.
Durasi dan angkatan maksimal (lift) poros bubungan akan mempengaruhi
efisiensi volumetris. Karena durasi berpengaruh pada derajat dan rentang waktu
buka-tutup katup. Derajat dan rentang waktu buka-tutup katup pada langkah hisap
akan menentukan banyaknya campuran bahan bakar masuk dan udara masuk
kedalam ruang bakar. Derajat dan rentang waktu buku-tutup katup pada langkah
buang akan menentukan ketuntasan pengeluarkan gas sisa pembakaran dari ruang
bakar. Sedangkan, lift akan berpengaruh pada lebarnya pembukaan katup maksimal
pada langkah hisap dan buang. Dengan pembukaan katup hisap yang lebih lebar
maka akan menambah jumlah campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke
silinder. Pembukaan katup buang yang lebih lebar akan mempermudah gas sisa
pembakaran untuk keluar secara tuntas, sehingga tidak akan mencemari bahan bakar
baru yang masuk kedalam silinder pada langkah hisap.
Selain itu, durasi dan rentang waktu kedua katup menutup akan
mempengaruhi rentang waktu melakukan langkah kompresi dan usaha. Rentang
waktu yang lebih lama melakukan langkah kompresi menjadikan bahan lebih padat
sehingga mudah terbakar. Sedangkan rentang waktu yang lebih lama melakukan
langkah usaha menjadikan tekanan hasil pembakaran dapat dimanfaatkan secara
maksimal, sehingga akan menghasilkan torsi dan daya yang besar.
Performa suatu mesin kendaraan (mobil maupun motor) diukur
beerdasarkan besarnya torsi dan daya. Torsi dan daya motor merupakan kemampuan
sebuah motor bakar untuk menghasilkan tenaga dari proses konversi energi panas
menjadi energi putar. Hal ini sangat berhubungan dengan putaran mesin. Putaran
mesin adalah tenaga yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar di ruang bakar.
Pembakaran itu kemudian dikonversikan menjadi tenaga putar pada poros engkol.
Kecepatan mesin yang dimaksud adalah kecepatan putar poros engkol yang
commit to user
Secara umum putaran mesin dibedakan menjadi tiga yakni putaran
stasioner, putaran rendah, putaran sedang dan putaran tinggi. Namun dalam dunia
modifikasi, putaran yang sering disebut adalah putaran efektif. Putaran efektif adalah
putaran yang mewakili besarnya performa mesin. Putaran efektif biasanya dibaca
menggunakan alat uji performa mesin (torsi dan daya poros), seperti Dynojet 250i.
Torsi adalah kemampuan mesin untuk menggerakkan/ memindahkan mobil/
motor dari kondisi diam hingga berjalan. Torsi berkaitan dengan akselerasi. Hal ini
merupakan kekuatan dorongan torak dan jarak berputarnya sewaktu terjadi ledakan
di ruang bakar (combustion chamber). Torsi terasa ketika tubuh kita terhempas ke
belakang saat berakselerasi. Daya adalah kemampuan mesin untuk menghasilkan
torsi maksimal pada putaran tertentu. Daya berkaitan dengan kecepatan maksimal.
Hal ini terlihat dari seberapa cepat kendaraan itu mencapai kecepatan tertentu dengan
waktu singkat.
Dalam dunia modifikasi berkaitan dengan peningkatan unjuk kerja mesin
(torsi dan daya), banyak pemilik kendaraan 4 stroke melakukan perubahan durasi
poros bubungan. Perubahan durasi poros bubungan diharapkan dapat memperbaiki
efisiensi volumetris. Efisiensi volumetris adalah ukuran dasar yang mempengaruhi
unjuk kerja mesin, karena berhubungan dengan ketepatan waktu pembukaan dan
penutupan katup. Pembukaan dan penutupan katup berpengaruh pada kecepatan dan
keefektifan bahan bakar masuk, jumlah bahan bakar yang masuk serta pengeluaran
gas sisa pembakaran dari silinder. Efisiensi volumetris menentukan besarnya tekanan
hasil pembakaran yang mempengaruhi kecepatan dan tekanan torak melakukan
langkah usaha. Kecepatan dan tekanan torak melakukan langkah usaha merupakan
hasil dari unjuk kerja mesin yang terbaca sebagai torsi dan daya.
Perubahan durasi poros bubungan dapat dilakukan dengan memotong
bagian ramp dan menggeser gigi sentrik (sprocket). Perubahan durasi melalui
penggesaran gigi sentrik cenderung lebih sulit, dan durasi yang dicapai cenderung
tidak sesuai keinginan sehingga hal ini lebih jarang dilakukan. Perubahan durasi
melalui pemotongan ramp poros bubungan lebih mudah dilakukan, dan durasi yang
hasilnya dapat lebih sesuai yang diinginkan. Perubahan durasi poros bubungan ber
commit to user
5
menutup. Namun, terdapat batas lamanya pembukaan karena akan mempengaruhi
torsi dan daya. Perubahan durasi poros bubungan yang umum digunakan adalah
durasi 255o simetris antara hisap dan buang. Durasi ini dianggap mempunyai torsi
dan daya yang cukup baik.
Penggunaan durasi 255o simetris biasanya digunakan untuk motor dengan
kapasitas mesin kecil (dibawah 200 cc). Secara umum kendaraan yang digunakan
masyarat berkapasitas mesin dibawah 200 cc, sehingga dapat mengaplikasikan durasi
255o simetris. Perubahan dan penggunaan durasi 255o simetris menganut kelas motor
balap terendah yang masih mempertimbangkan angka keamanan. Angka keamanan
berpatokan dari kendaraan yang digunakan kepentingan sehari-hari. Sedangkan,
kelas motor balap terendah adalah kelas bebek tune up, kelas enduro, kelas MP 5.
Kelas-kelas motor balap tersebut pada dasarnya sama, yaitu berusaha
memaksimalkan unjuk kerja mesin dengan mengurangi pembatas kecepatan
kendaraan sehingga mampu meningkatkan jumlah efisiensi volumetris dan tekanan
hasil pembakaran melakukan langkah usaha.
Suzuki Shogun 125 SP yang memiliki kapasitas mesin ± 125 cc dapat
mengaplikasikan durasi 255o simetris dalam memaksimalkan unjuk kerja mesin.
Durasi 255o pada katup hisap dan buang, sedikit lebih sempit dibanding yang
dikeluarkan produsen Suzuki yakni durasi katup hisap 263o dan durasi katup buang
277o. Penggunaan durasi poros bubungan 255o simetris dianggap memiliki efisiensi
volumetris cukup baik untuk kendaraan dengan kapasitas dibawah 200 cc. Sehingga,
hal ini mampu meningkatkan torsi dan daya dengan diiringi pemakaian bahan bakar
lebih irit dan gas buang lebih rendah karena bahan bakar dapat terbakar tuntas.
Berdasarkan uraian diatas maka perlu dilakukan penelitian dengan judul
“ANALISIS TORSI DAN DAYA AKIBAT PEMOTONGAN RAMP POROS BUBUNGAN (CAMSHAFT) PADA SEPEDA MOTOR SUZUKI SHOGUN 125 SP
commit to user B.Identifikasi Masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, maka dapat diidentifikasi berbagai
permasalahan yang berkaitan dengan peningkatan torsi dan daya sepeda motor empat
langkah. Torsi dan daya sepeda motor empat dipengaruhi oleh beberapa faktor yakni:
1. Membatasi kecepatan kendaraan dapat dilakukan dengan cara menurunkan torsi
dan daya.
2. Besarnya torsi dan daya dipengaruhi oleh derajat buka-tutup katup dan durasi
poros bubungan.
3. Derajat buka-tutup katup dan durasi poros bubungan mempengaruhi efisiensi
volumetris.
4. Efisiensi volumetris akan menentukan tekanan yang dihasilkan mendorong torak
melakukan langkah usaha sehingga mempengaruhi torsi dan daya.
5. Perubahan durasi poros bubungan dapat dilakukan melalui pemotongan ramp
poros bubungan dan penggeseran gigi sentrik (sprocket).
6. Perubahan durasi melalui pemotongan ramp poros bubungan lebih mudah
dilakukan, dan durasi yang hasilnya dapat lebih sesuai yang diinginkan.
7. Modifikasi poros bubungan dengan durasi 255o banyak diterapkan pada sepeda
motor standar, dengan kapasitas mesin dibawah 200 cc.
8. Poros bubungan dengan durasi 255o dianggap mempunyai karakter mesin cukup
baik diputaran rendah maupun tinggi.
C.Pembatasan Masalah
Agar penelitian ini tidak meyimpang dari permasalahan yang akan diteliti,
maka penelitian ini dibuat batasan masalah sesuai judul yang diambil:
1. Sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP
2. Pemotongan ramp poros bubungan hingga berdurasi 255o
3. Menganalisis besar torsi dan daya menggunakan poros bubungan standar dan
modifikasi (durasi 255o)
4. Variasi putaran mesin. Variasi putaran mesin yang digunakan dalam penelitian ini
adalah pada putaran 4000 rpm hingga putaran 1000 rpm dengan skala bagi
commit to user
7
D.Rumusan Masalah
Berdasarkan identifikasi masalah dan pembatasan masalah diatas, maka
diperlukan suatu perumusan masalah agar penelitian ini dapat dilakukan secara
terarah. Adapun perumusan masalah yang menjadi pertanyaan yang harus dijawab
dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimanakah besar torsi dan daya sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP
menggunakan poros bubungan standar pada 4000 rpm hingga 10000 rpm?
2. Bagaimanakah besar torsi dan daya sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP
menggunakan poros bubungan modifikasi (durasi 255o) pada 4000 rpm hingga
10000 rpm?
3. Bagaimanakah besar peningkatan torsi dan daya menggunakan poros bubungan
modifikasi (durasi 255o) dibanding menggunakan poros bubungan standar?
E.Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah:
1. Mengetahui besar torsi dan daya sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP
menggunakan poros bubungan standart pada 4000 rpm hingga 10000 rpm.
2. Mengetahui besar torsi dan daya sepeda motor Suzuki Shogun SP 125
menggunakan poros bubungan modifikasi (durasi 255o) pada 4000 rpm hingga
10000 rpm.
3. Mengetahui besar peningkatan torsi dan daya menggunakan poros bubungan
modifikasi (durasi 255o) dibanding menggunakan poros bubungan standar.
F.Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi manfaat sebagai berikut:
1. Manfaat Teoritis
a. Memberi informasi teoritik tentang mekanisme katup, terutama tentang poros
bubungan.
b. Hasil penelitian ini diharapkan dapat menjadi rujuan pembuatan profil dan
commit to user
c. Sebagai pertimbangan dan perbandingan serta dasar teoritis pengembangan
penelitian sejenis dimasa akan datang.
d. Sebagai bahan pustaka di lingkungan Universitas Sebelas Maret Surakarta
khususnya di Program Studi Pendidikan Teknik Mesin.
2. Manfaat Praktis
a. Memberi sumbangan pemikiran dan evaluasi bagi dunia otomotif
b. Memberi informasi besar torsi dan daya menggunakan poros bubungan
modifikasi (durasi 255o)
c. Memberi informasi profil, ukuran dan cara modifikasi poros bubungan standar
commit to user BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori dan Hasil Penelitian Yang Relevan
1. Motor Bakar
Suatu kendaraan memerlukan adanya sumber tenaga yang
memungkinkan kendaraan dapat bergerak dan melaju. Sumber tenaga dihasilkan
oleh motor bakar. Motor bakar adalah salah satu jenis dari mesin kalor yang
mengubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis dan pengubahan itu
dilakukan dalam mesin itu sendiri. Namun sebelum menjadi tenaga mekanis,
tenaga kimia bahan bakar diubah dulu menjadi tenaga thermal melalui proses
pembakaran.
Mesin merupakan alat yang merubah sumber tenaga panas, listrik, air,
angin, tenaga atom, atau sumber tenaga lainnya menjadi tenaga mekanik
(mechanical energy). Mesin yang merubah tenaga panas menjadi tenaga mekanik
disebut motor bakar (thermal engine). Pada umumnya, motor bakar terbagi dua
golongan utama yaitu motor pembakaran luar (external combustion engine) dan
motor pembakaran dalam (internal combustion engine). Motor pembakaran luar
adalah motor bakar yang proses pembakarannya (tenaga panas) berlangsung diluar
mesin, akan tetapi masih dalam satu unit mesin. Contohnya mesin uap, mesin
turbin dan lain-lain. Sedangkan motor pembakaran dalam, motor bakar yang
proses pembakarannya (tenaga panas) berlangsung didalam mesin itu sendiri.
Seperti mesin bensin dan diesel.
Motor bakar torak, menggunakan silinder yang di dalamnya terdapat
torak yang bergerak translasi (bolak-balik). Gerak translasi ini dirubah menjadi
gerak rotasi pada poros engkol demikian juga sebaliknya. Gerakan rotasi dari
poros engkol poros bubungan udian disalurkan ke roda melalui perantara rantai
(timing chain), sehingga motor dapat bergerak.
commit to user 2. Motor Bensin atau Otto
Motor otto adalah motor yang menggunakan bahan bakar bensin, paraffin
atau gas, bahan bakar yang mudah terbakar dan mudah menguap. Campuran
bahan bakar dan udara yang dihisap masuk ke dalam silinder poros bubungan
kemudian dikompresikan oleh torak pada tekanan 8–15 kg/cm². Dengan
pengkompresian itu menyebabkan naiknya suhu, sehingga mempermudah bahan
bakar dan udara terbakar. Dengan percikan bunga api, bahan bakar dan udara
terkompresi maka akan terbakar dengan cepat. Kecepatan pembakaran melalui
campuran bahan bakar udara biasanya 10-25 m/detik. Suhu udara naik hingga
2000-2500º C dan tekanan 30-40 kg/cm². Tekanan tinggi tersebut menekan torak
lurus ke bawah. (Daryanto, 2002: 18)
Tertekannya torak kebawah merupakan langkah usaha karena adanya
tenaga dari hasil pembakaran. Torak yang terkait dengan poros engkol dengan
perantara batang torak secara langsung menyebabkan berputarnya poros engkol.
Putaran dari poros engkol akan menyimpan tenaga hingga torak bergerak ke atas
melakukan langkah buang serta memenuhi siklus kerja yakni langkah hisap dan
kompresi. Siklus kerja tersebut bekerja secara terus menerus, ketika bahan bakar
dan udara masih tersuplai serta terdapat percikan bunga api (100 sebelum TMA)
pada langkah kompresi. Untuk motor bensin bekerja berdasarkan prinsip kerja
motor 2 tak atau 4 tak.
commit to user
11
3. Motor Empat Langkah (4 Tak)
Motor 4 tak adalah motor yang menyelesaikan satu siklus dalam empat
langkah torak atau dua kali putaran poros engkol. Empat langkah tersebut yakni
langkah hisap, kompresi, usaha dan buang.
Gambar 2.2. Siklus Kerja Motor 4 Tak
Titik paling atas yang dicapai oleh gerakan torak pada silinder disebut
Titik Mati Atas (TMA). Sedangkan titik terendah yang dicapai oleh ujung atas
torak pada silinder disebut Titik Mati Bawah (TMB). Bila torak bergerak dari
TMA sampai ke TMB atau sebaliknya, dikataklan bahwa torak melakukan satu
langkah kerja. Untuk setiap siklus, pada motor 4 langkah terdapat 4 langkah torak.
Prinsip kerja motor empat langkah dapat dilihat digambar berikut:
Gambar 2.3. Prinsip Kerja Motor 4 Tak
commit to user a. Langkah Hisap
Langkah hisap adalah langkah dimana bahan bakar dan udara masuk
kedalam ruang bakar. Langkah ini terjadi ketika torak bergerak dari TMA ke
TMB, maka tekanan diruang pembakaran menjadi hampa (vakum). Perbedaan
tekanan udara luar yang tinggi dengan tekanan hampa, mengakibatkan bahan
dan udara akan mengalir masuk dalam silinder. Pada langkah ini poros engkol
hanya berputar setengah kali.
b. Langkah Kompresi
Langkah kompresi adalah langakah dimana bahan bakar dimampatkan
dengan disertai kenaikan suhu sebelum di beri percikan bunga api. Langkah ini
terjadi ketika torak dari TMB ke TMA, dimana katup masuk dan katup buang
tertutup. Hal ini memperkecil ruangan diatas torak, sehingga campuran
udara-bahan bakar menjadi padat, tekanan dan suhunya. Tekanan meningkat hingga
tiga kali lipat, yaitu 9-12 Kg/cm2. Dengan meningkatnya suhu, menyebabkan
bahan bakar menjadi mudah terbakar. Sampai langkah ini poros engkol
berputar satu kali.
c. Langkah Usaha
Langkah usaha/ tenaga adalah langkah dimana poros engkol berputar
dan menyimpan tenaga ketika busi memercikan bunga api pada bahan bakar
yang telah dikompresikan. Busi memercikan bunga api pada saat langkah
kompresi yakni 15-8o sebelum TMA. Saat busi memercikan bunga api ini
menyebebkan bahan bakar dan udara akan terbakar dengan cepat dan terjadilah
ledakan yang sehingga menimbulkan tendangan balik bertekanan tinggi yang
mendorong torak bergerak ke TMB. Gerakan translasi torak dari TMA ke TMB
ini yang menjadi tenaga mesin (engine power). Gerakan translasi dari torak
poros bubungan udian dirubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol.
Gerakan rotasi ini poros bubungan kemudian diteruskan hingga ke roda,
sehingga motor dapat berjalan. Pada saat ini torak telah melakukan tiga
commit to user
13
d. Langkah Buang
Langkah buang adalah langkah dimana di keluarkannya gas sisa
pembakaran melalui sistem pembuangan. Langkah ini terjadi ketika torak
bergerak dari TMB ke TMA, dan posisi katup masuk tertutup dan katup keluar
terbuka.
Hal ini mengakibatkan gas hasil pembakaran terdorong keluar menuju
saluran pembuangan. Proses selanjutnya di saluran pembuangan dapat di lihat
pada sistem pembuangan. Langkah buang menjadi sangat penting untuk
menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien. Torak bergerak
mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder menuju pipa knalpot.
Motor telah melakukan empat langkah penuh yaitu hisap, kompresi,
usaha dan buang. Poros engkol berputar dua putaran penuh dan menghasilkan
satu tenaga. Siklus ini akan terjadi terulang terus menerus ketika bahan bakar
dan udara masih tersuplai serta busi masih memercikan bunga api pada
waktunya.
Ketika langkah buang akan diteruskan langkah selanjutnya yakni
langkah hisap. Pada akhir langkah buang, dan awal langkah hisap ada proses
yang dinamakan overlapping.
e. Overlapping
Overlapping adalah sebuah kondisi dimana kedua katup masuk dan
katup buang berada dalam posisi terbuka pada akhir langkah buang hingga
awal langkah hisap. Hal ini berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam mesin
pembakaran dalam. Karena adanya hambatan dari kinerja mekanisme katup
dan inersia udara didalam manifold, maka diperlukan pembukaan katup hisap
lebih cepat sebelum mencapai TMA untuk mempersiapkan langkah hisap.
Derajat overlapping tergantung dari durasi poros bubungan dan LSA.
Secara spesifik overlapping berfungsi sebagai berikut:
1) Mempercepat pemasukan bahan bakar, sehingga mampu mengatasi pada
putaran tinggi
commit to user
3) Sebagai pembilasan ruang bakar, torak, dan silinder yang lebih sempurna
dari sisa-sisa pembakaran, sehingga benar-benar bersih.
4) Membantu pelepasan gas buang (exhaust scavanging).
5) Pendinginan suhu di ruang bakar.
6) Gas baru membantu menetralisir gas HC yang sebenarnya beracun, sebelum
dikeluarkan.
7) Mengurangi knocking, yang dikarenakan telat pemasukan bahan bakar pada
putaran tinggi.
8) Mempercepat pencapaian putaran tinggi
4. Mekanisme Katup
Motor empat tak adalah motor yang melakukan dua putaran poros engkol
atau empat langkah torak yakni langkah hisap, kompresi, usaha, dan buang, tetapi
bekerjanya katup hanya dibutuhkan dalam 2 proses yaitu langkah hisap dan
langkah buang. Mekanisme katup ini dirancang sedemikian rupa sehingga poros
bubungan berputar satu kali untuk menggerakan katup hisap dan buang setiap kali
berputarnya poros engkol.
Cam chain sporket dipasang pada ujung poros bubungan. Poros
bubungan digerakkan oleh poros engkol melalui timing chain atau timing belt.
Mekanisme katup berfungsi untuk membuka dan menutup hubungan saluran
masuk ke ruang bakar dan ruang bakar ke saluran buang, pada saat yang tepat
sesuai dengan proses kerja motor.
Mekanisme katup harus menjamin katup tertutup dengan rapat sehingga
tidak terjadi kebocoran kompresi maupun tekanan hasil pembakaran. Katup harus
terbuka dengan tepat dengan lebar sesuai dengan karakteristik campuran bahan
bakar dan udara yang masuk maupun gas sisa pembakaran keluar ke knalpot.
Kerja dan fungsi mekanisme katup mempunyai pengaruh yang sangat besar
terhadap performa dan karakteristik mesin.
Saat poros engkol berputar menyebabkan poros bubungan juga berputar.
Berputarnya poros bubungan akan menekan ke bawah lifter dan membuka katup.
Bila sumbu bubungan terus berputar, maka katup akan menutup dengan adanya
commit to user
15
Perputar satu kali poros bubungan, akan membuka-menutup katup hisap
dan buang satu kali pada setiap dua putaran poros engkol. Mekanisme katup pada
motor empat langkah terdapat pada kepala silinder.
Komponen-komponen mekanisme katup secara umum yakni:
Gambar 2.4. Komponen-Komponen Mekanisme Katup
(Sumber: Jalius Jama & Wagino, 2008: 69)
a. Poros Bubungan (Camshaft)
Poros bubungan adalah poros yang berbentuk bulat telur, yang
berputar secara eksentrik. Poros bubungan merupakan komponen mesin empat
langkah yang berfungsi sebagai pendukung mekanisme katup. Dimana poros
bubungan akan mengatur pembukaan dan penutupan katup sesuai dengan
waktu yang ditentukan.
commit to user b. Poros Engkol (Crankshaft)
Poros engkol adalah poros yang berfungsi merubah gerak turun naik
torak menjadi gerak putar dan meneruskan gaya tersebut ke alat pemindah tenaga
sampai ke roda.
c. Pegas Katup (Valve Spring)
Pegas katup berfungsi sebagai pengembali katup supaya poros
bubungan bali menutup rapat saat poros bubungan sudah tidak menekan. Hal
ini hanya ada mekanisme katup OHC.
d. Katup Dan Kelengkapannya
Katup berfungsi sebagai pintu yang mengatur masuknya bahan dan
udara ke silinder serta keluarnya gas buang hasil pembakaran ke knalpot.
Gambar 2.6. Katup dan Kelengkapannnya
(Sumber: SMK 2 Surakarta, 2011: 8)
Dudukan katup (valve seat) berfungsi sebagai tempat dudukan kepala
katup. Selongsong katup (valve guide) berfungsi sebagai tempat turun naiknya
batang katup. Pegas katup (valve spring) berfungsi untuk mengembalikan dan
merapatkan katup pada valve seat setelah katup membuka.
e. Lengan Penekan (Rocker Arm)
Rocker arm adalah lengan penekan yang berfungsi sebagai penerus
gerakan poros bubungan ke katup, sehingga dapat membuka dan menutup.
commit to user
17
f. Baut Penyetel Katup
Baut penyetel katup adalah baut yang digunakan untuk mengatur
celah katup. Celah katup yang dimaksud adalah jarak penumbukan antara
lengan penekan dengan katup. Setiap tipe sepeda motor memiliki standar celah
katup yang berbeda.
Penyetelan celah katup yang terlalu rapat akan menyebabkan
kebocoran kompresi dan memungkinkan terjadinya tabarakan antara katup dan
torak. Sedangkan penyetelan celah katup terlalu lebar akan menyebabkan
pembukaan katup tidak maksimal sehingga proses pemasukan bahan bakar
menjadi telat, pembuangan gas hasil pembakaran tidak maksimal dan
menimbulkan suara berisik.
Gambar 2.8. Baut Penyetel Katup
(Sumber: Giantoro, 2011)
g. Cam Chain Sprocket (Gear)
Sprocket adalah roda gigi yang berfungsi sebagai penerus putaran dari
poros engkol ke poros bubungan dengan perantara rantai (cam chain/ timing
chain) atau sabuk (timing belt). Dalam motor empat langkah, sprocket terdapat
dua yakni sprocket poros engkol dan sprocket poros bubungan. Sprocket poros
bubungan memiliki jumlah gigi 2 kali dari sprocket poros engkol.
h. Rantai (Cam Chain/ Timing Chain)
Timing chain adalah rantai yang berfungsi sebagai penghubung
putaran sprocket poros engkol dan sprocket poros bubungan. Sehingga putaran
poros engkol dapat diteruskan ke poros bubungan dan terjadilah persesuaian
antara gerak naik turunnya torak diseetai terbuka dan tertutupnya katup dalam
commit to user f. Cam Chain Tensioner
Cam chain tensioner adalah perangkat pengatur kekencangan timing
chain. Pengaturan kekencangan timing chain berdasarkan putaran putaran
mesin baik atas maupun bawah. Kekencangan ini guna mencegah perbedaan
gerak putar antara sprocket poros engkol dan sprocket poros bubungan. Karena
sedikit saja mengalami perbedaan akan mempengaruhi timing. Perbedaan
timing yang besar akan mempengaruhi stasioner dan kinerja mesin. Pengaturan
kekencangan timing chain ini dibantu oleh cam chain guide (damper).
g. Cam Chain Guide (Damper)
Damper adalah karet yang berhubungan langsung dengan timing
chain. Damper menghubungakan antara cam chain tensioner dengan timing
chain. Damper berfungsi mencegah terjadinya keausan pada cam chain
tensioner jika berhubungan langsung dengan timing chain. Selain itu juga
memberikan toleransi pada timing chain pada putaran rendah dan tinggi. Pada
putaran tinggi timing chain akan cenderung menarik sehingga menjadi
kencang, dan pada putaran rendah cenderung lebih kendur.
5. Inovasi Penempatan Katup
Mekanisme katup dibagi berdasarkan penempatan katup. Inovasi mesin
pada sepeda motor dilakukan untuk mengantisipasi kecepatan tinggi, penambahan
tenaga output dan upaya konstruksi seringan mungkin. Secara umum ada tiga
macam inovasi katup dari segi penempatannya, yaitu Katup Samping (Side
Valve), Overhead-Valve (OHV) dan Overhead Camshaft (OHC).
Gambar 2.9. Mekanisme Katup Tipe SV, OHV dan OHC
commit to user
19
Tipe SV merupakan konstruksi yang paling sederhana dan ringan dengan
mekanis penggeraknya ditempatkan di samping. Pada tipe katup samping, poros
bubungan dipasang pada poros engkol dan mendorong keatas dan menggerakkan
katup. Tipe ini kurang mampu melayani putaran tinggi, karena katup terpasang
disamping torak sehingga ruang pembakaran lebih besar dan interval waktu
pembakaran menjadi lama. Pada waktu sekarang tipe ini tidak lagi digunakan.
Pada tipe OHV posisi katup berada diantara torak dan digerakkan oleh
lengan penekan. Tipe OHV memiliki ruang kompresinya lebih kecil, sehingga
dapat menghasilkan perbandingan kompresi yang tinggi dan tenaga mesin
menjadi lebih besar. Tipe OHV dilengkapi dengan batang penekan (push rod)
yang panjang. Hal ini menyebabkan gerakan balik lengan penekan lebih besar dari
jarak katup ke poros bubungan. Sehingga kurang stabil pada putaran tinggi.
Pada tipe OHC, poros bubungan ditempatkan dibagian atas tengah kepala
silinder. Pada tipe ini batang penekan tidak ada, sehingga gerakan balik dapat
dinetralisir. Pada meknisme OHC, terdapat dua metode penggerak poros bubung
yakni menggunakan shaft dan cam chain (rantai). Secara umum tipe OHC dibagi
menjadi dua macam yakni SOHC (Single Over Head Camshaft) dan DOHC
(Double Over Head Camshaft). Pada SOHC hanya menggunakan satu poros
bubungan dan DOHC menggunakan dua poros bubungan.
Pada sepeda motor Suzuki Shogun 125 SP menggunakan mekanisme
katup SOHC dengan rantai sebagai penggerak poros bubunganya. Rantai akan
memutar poros bubungan sehingga langsung menekan rocker arm. Pada tipe ini
memiliki komponen yang relatif sedikit sehingga pada putaran tinggi tetap stabil.
Gambar 2.10. Mekanisme Katup SOHC
commit to user 6. Modifikasi Poros Bubungan
a. Efisiensi Volumetris
Salah satu cara yang dilakukan dalam memperbaiki unjuk kerja motor
adalah dengan mengubah durasi poros bubungan. Durasi poros bubungan ini
sangat mempengaruhi efisiensi volumetris. Efisiensi volumetris adalah ukuran
dasar yang mempengaruhi ujuk kerja mesin. Hal ini sangat berhubungan
dengan ketepatan waktu pembukaan dan penutupan katup. Pembukaan dan
penutupan katup berpengaruh pada kecepatan dan keefektifan bahan bakar
masuk, pengkompresian bahan bakar serta pengeluaran gas hasil sisa
pembakaran.
Efisiensi volumetris juga menentukan besarnya momen yang
dihasilkan oleh motor. Momen merupakan perkalian gaya dengan jarak batang
yang diputar. Dalam hal ini gaya diperoleh dari tekanan hasil pembakaran,
sedangkan batang disini adalah jari-jari poros engkol. Karena jari-jari poros
engkol tetap maka besarnya momen sangat dipengaruhi oleh besarnya tekanan
hasil pembakaran.
Besar kecilnya tekanan hasil pembakaran berhubungan dengan
kecepatan dan tekanan torak untuk bergerak (langkah usaha). Untuk itu banyak
sedikitnya campuran bahan bakar dan udara yang masuk kedalam silinder
menentukan besarnya tekanan (hasil pembakaran) yang akan mendorong torak
bergerak.
Untuk memperoleh tekanan hasil pembakaran yang besar, bukan
hanya memasukan campuran bahan bakar sebanyak mungkin kedalam silinder,
melainkan juga harus memperhatikan keefektian waktu pemasukan dan
pengkompresian. Untuk itu derajat pembukaan dan penutupan katup harus
dibuat seefektif mungkin dengan mempertimbangkan besarnya kapasitas
mesin. Pada dasarnya ketepatan durasi dan derajat pembukaan dan penutupan
commit to user
21
Hal ini seperti yang dijabarkan Ahon alias Herman Lo dan Ibnu
Sambodo dalam Korek Kem Persis Porting 2 Tak, yang mengatakan bahwa
“Prinsipnya, klep ditonjok kem membuka selama-lamanya dan menutup
secepat-cepatnya. Tapi semua ada batasnya”. (Tim Motor Plus, 2009: 69)
Dari hasil riset Ibnu Sambodo yang terkenal sebagai Begawan 4 tak,
memberikan batasan durasi kem yakni “Berdasarkan pengalaman di motor
balap MotoPrix. Klep isap membuka 25-38o sebelum TMA dan menutup
50-70osetelah TMB”. (Aong C. Ulinnuha, 2010: 45)
Ketepatan membuka dan menutup, serta waktu pembukaan yang lebih
lama dapat diatur melalui derajat dan durasi poros bubungan. Derajat
pembukaan dan penutupan katup yang lebih cepat akan memperbesar kompresi
dan memperkecil overlapping. Waktu pengkompresian bahan bakar lebih lama
sehingga akan meningkatkan tekanan adiabatik. Tekanan adiabatik yang lebih
besar akan menyebabkan partikel bahan bakar lebih padat dan temperatur
ruang bakar lebih tinggi. Hal ini menjadikan bahan bakar yang masuk dalam
bentuk kabut menjadi mudah menguap dan terbakar sempurna, sehingga
menghasilkan tekanan hasil pembakaran yang lebih besar melakukan langkah
usaha.
Dengan overlapping sedikit lebih kecil menjadikan bahan bakar lebih
irit dan bertenaga. Hal ini karena berkurangnya negative combustion.
Overlapping yang terlalu besar menyebabkan bahan bakar yang masuk mudah
terdorong keluar. Bahan bakar baru yang seharusnya masuk, jadi banyak yang
ikut membilas gas bekas yang menyebabkan bahan bakar menjadi sangat
kurang untuk dibakar. Selain itu, overlapping yang terlalu besar juga
menyebabkan gas bekas untuk berusaha keluar melalui saluran hisap, sehingga
hal ini mengganggu masuknya campuran bahan bakar dan udara ke silinder.
Ketika overlapping saat torak bergerak dari TMB ke TMA pada langkah
buang, gas sisa pembakaran yang berusaha keluar melalui saluran hisap dapat
masuk kembali kedalam silinder ketika overlapping saat torak bergerak dari
commit to user
seharusnya murni masuk kedalam silinder menjadi tercemar oleh gas bekas sisa
pembakaran. Sehingga pembakaran menjadi tidak sempurna dan tekanan hasil
pembakaran tidak terlalu besar yang menyebabkan tenaga mesin menurun.
Namun pada dasarnya overlapping sangat dibutuhkan dalam siklus
kerja motor bakar. Overlapping membantu proses pembilasan dan efisiensi
langkah hisap, sehingga mampu melayani pada putaran tinggi dan pemasukan
bahan bakar tidak tersendat atau telat.
Kemungkinan tercemarnya gas murni yang masuk kedalam silinder
akan tetap terjadi. Namun, dengan buka-tutup katup yang tepat akan dapat
mengurangi tercemarnya bahan bakar murni oleh gas sisa pembakaran.
Besarnya overlapping yang diguakan dengan mempertimbangkan kapasitas
mesin itu sendiri. Kapasitas mesin menjadi salah satu acuan penentuan
ketepatan buka-tutup katup karena besar kecilnya kapasitas mesin berhubungan
dengan kevakuman didalam silinder. Besar kecilnya kevakuman inilah yang
menjadi panentuan besarnya durasi poros bubungan.
Menurut penjelasan beberapa makanik, untuk motor standar dengan
kapasitas mesin dibawah 200 cc biasanya menggunakan durasi 255o. Durasi ini
mengambil batasan terendah yang diberikan Ibnu Sambodo yakni katup hisap
dibuat membuka 25o sebelum TMA dan menutup 50o setelah TMB. Dan untuk
derajat buka-tutup katup buang kebalikan dari katup hisap. Dengan hal itu akan
menghasilkan durasi yang sama dan simatris.
Besarnya durasi dan derajat pembukaan katup akan mempengaruhi
efisiensi volumetris. Dimana efisiensi volumetris akan menentukan besarnya
tekanan hasil pembakaran yang akan mempengaruhi kecepatan dan tekanan
torak bergerak melakukan langkah usaha. Kecepatan dan tekanan torak
melakukan langkah usaha merupakan hasil dari unjuk kerja mesin yang terbaca
commit to user
23
b. Modifikasi Poros Bubungan
Sains dibalik desain sebuah poros bubungan sudah berkembang jauh
sebelum perkembangan dunia balap. Oleh karena itu, sebagai seorang mekanik
harus memahami spesifikasi mesin dan desain poros bubungan dari pabrikan.
Untuk memahami hal itu, sebelumnya perlu mengetahui bagian dasar dari
poros bubungan.
Gambar 2.11. Bagian-Bagian pada Poros Bubungan
1) Lobe (Bubungan)
Bubungan merupakan bagian dari keseluruhan yang mengatur
siklus kerja pada motor 4 tak, yakni hisap, kompresi, usaha, buang dan
overlapping. Pada motor 4 tak bubungan terbagi dua macam yakni
bubungan hisap dan buang. Setiap bubungan untuk mengatur setiap katup.
2) Base Circle (Lingkar Dasar)
Base Circle disebut juga tumit poros bubungan. Hal ini merupakan
titik terendah dari bubungan. Base circle adalah posisi dimana katup dalam
keadaan tertutup. Ukuran dari base circle mempengaruhi lift. Semakin kecil
base circle memungkinkan lift lebih tinggi, tapi hal ini juga rawan
commit to user
Gambar 2.12. Base Circle Diameter
(Sumber: Des Hammill, 1998: 10)
3) Ramp
Ramp adalah bagian dari poros bubungan dimana posisi katup
bergerak naik dan berakhir menutup. Setiap bubungan memiliki dua area
ramp buka dan tutup. Pada poros bubungan balap, bentuk kurva area ramp
memiliki kecepatan dan akselerasi tinggi. Kurva ramp dipengaruhi oleh
profil poros bubungan, yang mana merupakan salah satu yang
mempengaruhi unjuk kerja mesin.
Hal ini dikarenakan profil poros bubungan adalah semacam rel
tempat berjalannya lengan penekan. Sehingga jika dilihat dalam bentuk
grafik, profil poros bubungan merupakan pembentuk kurva durasi buka
tutup katup. Pada dasarnya perbedaan profil poros bubungan dilihat dari
bentuk ramp. Profil poros bubungan jika dilihat dari bentuk ramp dibedakan
menjadi dua, yakni symmetrical dan asymmetrical.
Gambar 2.13. Bentuk Poros Bubungan Berdasarkan Ramp
commit to user
25
Poros bubungan symmetrical adalah poros bubungan yang
memiliki profil ramp simetris, dimana buka dan tutup sama persis. Profil
dari ramp tutup merupakan pencerminan dari buka. Hal ini memungkinkan
besarnya durasi hisap dan buang, serta overlapping katup sama besar. Profil
simetris ini biasanya digunakan untuk motor dengan putaran tinggi. Karena
profil ini akan membuka lebih lama dan menutup sangat cepat. Kecepatan
proses kerja tersebut memberikan tenaga maksimal, baik diputaran rendah
maupun tinggi. Karena bentuk profil yang simetris maka proses membuka
dan menutupnya seimbang. Namun semua ini ada ukuran dan batasannya.
Sedangkan poros bubungan asymmetrical adalah poros bubungan
yang memiliki profil ramp berbeda antara buka dan tutup. Ramp ini
mengacu pada bubungan, dimana ramp buka dan tutup tidak sama. Biasanya
ramp asymmetrical ini digunakan untuk derajat buka-tutup yang berbeda.
Umumnya, profil bubungan tidak simetris memiliki derajat pembukaan yang
lebih cepat dan penutupan yang lebih lambat. Akselerasi katup yang dibuka
secepat mungkin dan kecepatan bukaan katup dilambatkan saat mendekati
angkatan maksimal dapat mencegah terjadinya floating. Penutupan katup
yang dibuat lambat membuat penutupan lebih lembut dan daya tahan katup
lebih lama. Biasanya pada motor standar .
4) Flank
Flank biasa disebut pinggang poros bubungan. Daerah ini
merupakan bagaian pembentuk profil poros bubungan, yang mana
berhubungan dengan lift rate dari poros bubungan.
5) Nose
Nose adalah bagian dimana katup terbuka secara penuh. Titik
tertinggi lift disebut lobe centerline (garis tengah bubungan). Intake
centerline diukur pada derajat poros engkol setelah TMA. Exhaust
commit to user
Gambar 2.14. Nose atau Toe Poros Bubungan
(Sumber: Des Hammill, 1998: 8)
Dalam memodifikasi poros bubungan ada beberapa istilah yang perlu
dipahami. Istilah-istilah tersebut yaitu: Duration, phasing, valve lift, lobe lift,
overlap, lift rate, full lift, valve clearance dan profil.
1) Duration
Duration adalah jumlah derajat dimana katup mulai membuka
hingga katup menutup. Durasi dipengaruhi oleh derajat dan rentang waktu
buka-tutup katup. Derajat buka-tutup katup akan mempengaruhi waktu
langkah hisap, buang kompresi, usaha dan besarnya overlapping. Sedangkan
rentang waktu buka-tutup katup akan mempengaruhi efisiensi volumetris
(bahan bakar yang masuk), ketuntasan mengeluarkan gas sisa pembakaran,
besarnya kompresi, dan lamanya waktu melakukan langkah usaha.
Gambar 2.15. Diagram Buka Tutup Poros Bubungan
commit to user
27
2) Phasing
Phasing adalah hubungan antara durasi saluran masuk dan saluran
buang. Phasing pada dasarnya adalah hubungan antara membuka dan
menutup saluran masuk dengan saat membuka dan menutup saluran buang.
Phasing disebut juga Lobe Separation Angle (LSA). Hal ini adalah bentuk
sudut yang efektif antara posisi angkat penuh tonjolan saluran masuk dan
posisi angkat penuh tonjolan saluran buang pada poros bubungan.
Gambar 2.16. LSA (Sudut Jarak Antara Poros Bubungan Hisap Dan Buang)
(Sumber: Aong C. Ulinnuha, 2010: 58)
LSA sangat mempengaruhi karekteristik putaran mesin. LSA
berhubungan dengan overlapping. Semakin kecil LSA maka akan semakin
besar overlapping. Overlapping yang terlalu besar akan membuat kompresi
rendah, boros, pembilasan sempurna sehingga menjadikan bahan bakar
murni tercemar dan pembakaran menjadi tidak sempurna karena terjadi
negative corburetion. Hal ini hanya akan menghasilkan performa mesin
hanya baik pada putaran rendah. Sedangkan overlapping yang terlalu kecil
akan menyebabkan pemasukan bahan bakar menjadi lebih telat. Sehingga
performa mesin hanya baik pada putaran tinggi. Untuk itu diperlukan
overlapping yang tepat guna memperoleh performa mesin yang seimbang
antara torsi dan daya. Salah satu cara yang dilakukan untuk memperoleh
overlapping adalah dengan merubah durasi dan LSA poros bubungan.
Rumus LSA adalah:
commit to user Dimana:
A = Durasi hisap
B = Derajat buka (hisap) sebelum TMA
C = Durasi buang
D = Derajat tutup (buang) setelah TMA
Ibnu Sambodo pernah bicara LSA poros bubungan yang tepat.
“Katanya bagusnya berada direntang 105o
. Atau boleh juga plus-minus 3o.
Jadi rentangnya 102-108o.” (Aong C. Ulinnuha, 2010: 58)
Menghitung LSA durasi 255o profil simetris. Dimana derajat
pembukaan katup hisap adalah 25o sebelum TMA. Sedangkan derajat
penutupan katup buang 25o setelah TMA. Jika dimasukan kedalam rumus
LSA adalah sebagai berikut:
( ) (
)
( ) ( )
Hasil perhitungan LSA durasi 255o profil simetris adalah 102,5o.
LSA 102,5o masuk dalam rentang dianjurkan Ibnu Sambodo.
3) Lobe Lift
Lobe lift adalah angka tinggi poros bubungan mampu mengangkat
lengan penekan. Hal ini tidak sama dengan angkatan katup, karena lengan
penekan adalah pengungkit yang memiliki rasio tertentu mengatur
pembukaan katup. Lobe lift diukur dari diameter pada garis tengah dikurangi
commit to user
29
Gambar 2.17. Menentukan Lobe Lift
(Sumber: Erwe, 2008)
4) Valve Lift
Valve lift adalah tinggi angkatan katup (jarak maksimum antara
katup dan dudukan katup). Hal ini sangat bevariasi antara profil poros
bubungan satu dengan yang lainnya, dari tipe mesin satu dengan tipe mesin
lainnya. Valve lift berbeda dengan lobe lift. Valve lift ditentukan oleh lobe
lift dan rasio lengan penekan. Valve lift adalah besar poros bubungan lobe
lift dikalikan rasio lengan penekan. Semakin tinggi valve lift semakin
banyak gas yang masuk kedalam ruang bakar. Hal yang perlu diperhatikan
adalah satu putaran poros bubungan sama dengan dua kali putaran poros
engkol. Tinggi angkatan katup yang terjadi pada umumnya tidak sama
dengan tinggi angkatan pada poros bubungan. Walaupun pada tipe tertentu
