METODOLOGI PENELITIAN

(1)

28 BAB III

METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.2. Alat dan Bahan 3.2.1. Alat

a. Motor bakar

Berfungsi sebagai mesin pembakaran dalam, dimana bahan bakar yang digunakan adalah bensin jenis premium dan campuran premium-etanol. Motor bakar yang digunakan pengujian ini adalah mesin Vega Force 115 cc injeksi dengan spesifikasi seperti Tabel 3.1.

Tabel 3.1. Spesifikasi motor

DIMENSI P x L x T 1,940 mm x 715 mm x 1,075 mm Jarak sumbu roda 1,235 mm

Berat isi 93 kg

Kapasitas tangka 3,9 L

MESIN Tipe mesin 4 langkah, 2-valve SOHC,

Berpendingin Udara Jumlah/Posisi silinder Silinder tunggal/mendatar Volume silinder 114cc

Diameter x langkah 50,0 mm x 57,9 mm Perbandingan

kompresi

9,3:1

Daya maksimum 8,72 PS( 6,14 kW)/ 7000rpm Torsi maksimum 9,53 N.m (0,97 kgf/m)/ 5000 rpm Sistem pelumasan Basah

Kapasistas oli mesin Total : 1 liter/ penggantian berkala:

0,8 liter

Sistem bahan bakar Fuel Injection System Tipe transmisi 4 kecepatan

Transmisi N-1-2-3-4

Suspensi Teleskopik (depan) dan suspensi ganda (belakang)

Ban depan 70/90-17 38P

Ban belakang 80/90-17 44P

Rem depan Cakram (depan) dan tromol (belakang)

KELISTRIKAN Sistem pengapian TCI (Transistor Controlled Ignition)

Battery YTZ4V/GTZ4V (MF Battery)

Tipe busi commit to user commit to user NGK/CR6HSA

(2)

b. Engine Test Bed On Chassis

Engine test bed adalah alat yang digunakan untuk mengetahui unjuk kerja mesin uji. Skema alat penelitian merupakan sususan dari peralatan penunjang engine test bed yaitu lampu sebagai beban, voltage regulator, dan trafo. Alat ini dapat memperoleh data berupa putaran mesin, putaran generator, torsi mesin, tegangan, kuat arus, dan laju aliran bahan bakar. Kuat arus dan tegangan diukur pada input dan output generator, sedangkan beban diukur pada timbangan pada lengan generator. Skema engine test bed on chasis yang akan digunakan pada penelitihan dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1. Skema engine test bed on chassis

Perangkat alat pada Gambar 3.1 yang digunakan dijelaskan dibawah ini.

1. Engine test bed dan neraca pegas

Engine test bed menggunakan dinamometer generator, data yang ditampilkan berupa nilai kecepatan poros generator, arus, tegangan power supply dan commit to user commit to user

(3)

konsumsi bahan bakar. Neraca pegas digunakan untuk menghitung beban yang diberikan pada generator. Beban yang didapatkan digunakan untuk menghitung besaran torsi yang terjadi pada generator. Pemasangan neraca pegas yaitu pada lengan yang telah dipasang pada sisi generator.

2. Engine motor

Engine motor yang digunakan pengujian ini adalah mesin Vega Force 115 cc injeksi standar pabrikan Yamaha.

3. Papan lampu

Alat ini digunakan untuk memberikan pembebanan pada dinamometer generator. Terdiri dari 26 bohlam dan 2 lampu halogen yang berdaya sehingga daya maksimalnya 8.000 W. Pada alat ini juga terdapat voltmeter dan amperemeter.

4. Buret

Buret berfungsi sebagai wadah bahan bakar (bensin) dan untuk mengukur konsumsi bahan bakar pada proses pengujian small engine test bed dengan mencatat waktu konsumsi bahan bakar per 10 ml.

5. Blower

Blower digunakan sebagai sarana pendinginan mesin saat dilakukan pengujian.

Proses pendinginan mesin pada sepeda adalah air-cooled dimana mesin akan mendapat terpaan angin saat sepeda motor melaju sehingga terjadi proses perpindahan panas. Saat mesin diuji dalam keadaan diam, maka tidak ada proses air-cooled sebagai pendinginan sehingga diperlukan blower. Untuk blower digunakan centrifugal air blower dengan spesifikasi :

 Model : CZR

 Tegangan : 220 V

 Wind amount : 2,5 m³ / mi

 Wind pressure : 450 P

 Frekuensi : 50 Hz

 Rotating speed : 2820 rpm 6. Power supply

Rangkaian power supply merupakan rangkaian yang terdiri dari regulator voltage dan rangkaian travo. Rangkaian power supply digunakan untuk commit to user commit to user

(4)

mengatur tegangan pada magnet generator yang digunakan untuk mengatur variasi pembebanan pada generator.

7. Stopwatch

Alat ukur yang digunakan untuk mencari laju aliran bahan bakar yang dikonsumsi mesin adalah stopwatch dan gelas ukur. Pengabungan dari 2 alat ukur yang digunakan untuk mengukur volume bahan bakar yang digunakan dan waktu yang dihabiskan untuk menggunakan bahan bakar tersebut. Alat ukur yang digunakan untuk mengukur volume bahan bakar merupakan gelas ukur yang telah dimodifikasi dan untuk menghitung waktu menggunakan stopwatch.

8. Tachometer

Tachometer yang digunakan dalam pengujian berfungsi untuk mengukur kecepatan rotasi. tachometer yang digunakan yaitu untuk mengukur rotasi poros engkol yang menggunakan sinyal pulser sebagai acuan pengukuran.

9. Amperemeter

Amperemeter yang digunakan merupakan sebuah clampmeter.

Penggunaan clampmeter memiliki kelebihan pengukuran arus listrik tanpa harus memiliki kontak dengan terminal listriknya sehingga tidak perlu merubah rangkaian listrik yang kita ukur.

10. Tachometer sensor

Tachometer yang digunakan untuk mengukur kecepatan poros dinamometer merupakan infrared tachometer yang cara penggunaanya dengan menembakkan sinar infra merah pada poros yang berputar.

11. Multimeter

Multimeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik yang terjadi pada output generator dan pada power supply pembuat medan magnet generator.

Pengukuran tegangan listrik pada output generator menggunakan Amperemeter AC sedangkan pada input magnet generator menggunakan Amperemeter DC.

12. Tangmeter (Clampmeter)

Tangmeter atau Clamp meter adalah sebuah alat ukur yang berfungsi untuk mengukur arus listrik. Clamp meter digunakan dengan cara menjepit salah satu commit to user commit to user

(5)

kabel sehingga dapat mengukur arus (Ampere) tanpa harus mematikan rangkaian tersesbut.

3.2.2. Bahan a. Premium

Bahan bakar premium digunakan sebagai campuran dengan etanol dan sebagai pembanding dengan campuran premium-etanol. Bahan bakar premium yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari SPBU.

b. Etanol

Digunakan sebagai campuran bahan bakar gasoline-etanol dengan E15 (15% etanol), E20 (20% etanol),dan E25 (25% etanol). Etanol absolute dengan grade ACS untuk analisis yang memiliki kadar etanaol ≥ 99,5 % dikemas dan dipasarkan oleh perusahaan Merck KGaA yang berproduksi di Jerman (Merck KGaA specification, 2017).

3.3. Prosedur penelitian

Beberapa penjelasan diagram pada tahap prosedur percobaan pada engine test bed ini antara lain :

3.3.1. Persiapan

Pada tahap ini untuk persiapan yaitu:

a. Studi literature

Mengumpulkan dan mempelajari dari berbagai jurnal penelitian yang sudah ada tentang pengaruh campuran etanol terhadap unjuk kerja mesin motor otto.

b. Pendataan alat

Pada tahap ini dilakukan pendataan alat-alat yang akan digunakan sebagai instrumen untuk pengujian engine motor dengan campuran etanol menggunakan engine test bed on chassis. Semua alat dan bahan dipersiapkan dan dilakukan pengecekan alat dan bahan sebelum melakukan pengambilan data pada engine test bed on chassis.

c. Persiapan mesin

Sebelum melakukan pengujian dan pengambilan data, mesin sepeda motor masih dalam keadaan dingin sehingga perlu dilakukan pemanasan mesin. Bila mesin tidak beroperasi dalam waktu yang agak lama, biasanya oli berada di commit to user commit to user

(6)

panci oli. Itulah sebabnya pemanasan pada akhirnya membantu mencegah keausan mesin.

3.3.2. Pengujian bahan bakar

Pengujian bahan bakar dilakukan di Laboratorium Teknologi Minyak Bumi, Gas dan Batubara UGM. Bahan bakar diuji untuk mengetahui nilai specific gravity dan gross heating value.

3.3.3. Setting alat dan bahan a. Setting alat

Tahap penyetelan alat dan bahan merupakan tahap yang dilakukan untuk menyesuaikan alat ukur untuk mengambil data yang diperlukan. Tahap pencampuran etanol dengan premium sesuai dengan jenis campuran yang digunakan. Selain itu juga dilakukan Warming up, hal ini bertujuan untuk mengkondisikan mesin pada tempertur kerja agar sesuai pada setiap variasi bahan bakar yang digunakan.

Setelah alat-alat untuk pembuatan power supply siap, maka selanjutnya dirakit menjadi satu rangkaian. Power supply dirakit pada suatu panel sehingga menjadi satu kesatuan dan memudahkan pengujian. Power supply yang telah dirakit selanjutnya dipasang pada engine test bed. Pada tahap ini juga dilakukan pengecekan terhadap mesin motor dan engine test bed on chasis, antara lain:

1. Pengecekan pada mesin sepeda motor seperti kondisi pelumas, baut-baut, kabel, tombol stater dan engine stop.

2. Pengecekan pada kondisi sambungan poros (joint).

3. Pengecekan pada peralatan engine test bed seperti neraca pegas, gelas ukur dan papan lampu.

4. Pengecekan pada generator terutama sambungan kabelnya.

b. Bahan

Pencampuran bahan bakar gasoline-etanol dengan variasi E0 (0% etanol), E15 (15% etanol), E20 (20% etanol),dan E25 (25% etanol) dilakukan sebelum dimasukan ke dalam tabung ukur. Pada Gambar 3.3 ditunjukkan etanol dan Gambar 3.4 menunjukkan kadar volume yang digunakan untuk pengujian mesin.

commit to user commit to user

(7)

Gambar 3.2. Etanol

a. E15 b.E20 c.E25

Gambar 3.3. Campuran etanol 3.3.4. Tahap pengujian

a. Langkah pengujian pada beban tetap adalah :

1. Menghidupkan lampu pada kondisi maksimun (8000 W) dengan kondisi bahan bakar awal menggunakan premium.

2. Menghidupkan digital tachometer untuk memantau putaran mesin sepeda motor.

3. Menyesuaikan putaran mesin dengan beban dengan mengatur throttle bukaan gas.

4. Menaikkan beban dengan cara menaikkan tegangan power supply hingga mencapai beban ringan pada putaran mesin idle.

5. Mencatat tegangan dan arus power supply, tegangan dan arus pada output listrik AC, putaran dinamometer, waktu pemakaian bahan bakar.

6. Mengulangi langkah d-e untuk beban ringan pada putaran mesin 4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000 rpm.

7. menaikkan beban dinamometer dengan cara menaikkan tegangan power supply mencapai beban sedang pada putaran mesin idle.

(8)

9. mengulangi langkah g-h untuk beban ringan pada putaran mesin 4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000 rpm.

10. Menaikkan beban dinamometer dengan cara menaikkan tegangan power supply hingga beban berat pada putaran mesin idle.

11. Mencatat tegangan dan arus power supply, tegangan dan arus pada output listrik AC, putaran dinamometer, waktu pemakaian bahan bakar.

12. Mengulangi langkah j-k untuk beban ringan pada putaran 4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000 rpm.

13. Mengganti bahan bakar dengan varisi etanol awal E15 (15% etanol), E20 (20% etanol),dan E25 (25% etanol).

14. Pemberian beban ringan, sedang dan berat pada rpm idle hingga tinggi (rpm).

16. Menurunkan tegangan power supply dan bukaan throttle gas sampai pada kondisi mesin stasioner (idle).

17. Mematikan mesin sepeda motor dan digital tachometer.

b. Langkah pengujian pada beban berubah adalah:

1. Menghidupkan lampu pada kondisi maksimal (8000 Watt) dengan bahan bakar awal menggunakan premium.

2. Menghidupkan digital tachometer untuk memantau putaran mesin.

3. Mengatur bukaan gas hingga mencapai kondisi full throttle.

4. Setelah mencapai kondisi full throttle, beban dinaikkan sampai putaran mesin mencapai 9000 rpm.

5. Mengatur kenaikan beban agar putaran mesin mencapai berturut-turut 9000, 8000, 7000, 6000, 5000, dan 4000.

6. Mencatat rpm mesin, rpm generator dan beban pada setiap kenaikan beban.

7. Mengulangi tahap a-f dengan menggunakan bahan bakar campuran etanol E15, E20 dan E25. commit to user commit to user

(9)

3.3.5. Hasil pengujian

Data yang diperoleh dari hasil pengujian beban tetap yaitu:

1. Waktu komsumsi bahan bakar per 10 ml 2. Putaran poros dinamometer (rpm) 3. Arus (A)

4. Tegangan (V)

Data yang diperoleh dari hasil pengujian beban berubah yaitu:

1. Waktu komsumsi bahan bakar per 10 ml 2. Putaran poros dinamometer (rpm) 3. Beban

Setelah mendapatkan data hasil pengujian sesuai tabel pengambilan data pada Lampiran 1 dan Lampiran 2, tahap selanjutnya menghitung data yang akan dihubungkan dengan grafik. Data yang didapat pada tahap ini adalah.

1. Torsi (T)

2. Daya poros (bhp)

3. Konsumsi bahan bakar spesifik (bsfc) 4. Tekanan efektif rata-rata (bmep) 5. Efisiensi termal (ηt)

3.3.6. Analisa data dalam grafik

Pada tahap ini setelah mendapat data perhitungan terlampir pada Lampiran 3, selanjutnya menganalisis dengan membuat grafik untuk mengetahui perbandingan unjuk kerja mesin dengan campuran bahan bakar premium-etanol dengan variasi E0 (0% etanol), E15 (15% etanol), E20 (20% etanol),dan E25 (25% etanol).

Hubungan grafik yang ditampilkan yaitu:

1. Rpm vs torsi

2. Rpm vs daya mesin (bhp)

3. Rpm vs konsumsi bahan bakar spesifik (bsfc) 4. Rpm vs tekanan efektif rata-rata (bmep) 5. Rpm vs efisiensi termal (ηt)

6. Konsumsi bahan bakar spesifik (bsfc) vs daya mesin (bhp)

(10)

3.4. Diagram Alir

Gambar 3.5 Menjelaskan tentang tahap penelitian yang dilakukan, sesuai pada Sub Bab 3.3 untuk penjelasan setiap tahap diagram alir.

Gambar 3.4. Diagram alir penelitian Hasil perhitungan :

torsi, daya, bsfc, bmep dan efisiensi termal Mulai

Persiapan penelitian

Pengujian unjuk kerja mesin Pengujian bahan bakar Specific Gravity dan Gross

Heating Value

Setting alat dan bahan

Premium-etanol (0%,15%, 20% dan 25%)

Pengambilan data

Konsumsi bahan bakar,putaran poros dinamometer, beban, arus dan tegangan

Analisa data dalam grafik

Kesimpulan

Selesai