Motor Bensin 150 cc 2 Langkah Dengan Perubahan Posisi Busi Dan “Squish”

No.801 / TA / FST-USD / TM / Agustus / 2007 TUGAS AKHIR

Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Disusun oleh :

Nama : Benedictus Arioma Winasto NIM : 015214040

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2007

No.801 / TA / FST-USD / TM / Agustus / 2007 FINAL PROJECT

Presented as partial fullfillment of the requirements to obtain theSarjana Teknikdegree

in Mechanical Engineering

Presented by :

Benedictus Arioma Winasto Student Number: 015214040

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2007

Yang dipersiapkan dan disusun oleh Nama : Benedictus Arioma Winasto

NIM : 015214040

Telah dipertahankan di depan dewan penguji pada tanggal ...

Susunan dewan penguji

Pembimbing I Anggota Dewan Penguji

Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. 1 ... Pembimbing II

Ir. FX. Agus Unggul Santoso . 2. ……….…

Tugas akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Yogyakarta, ...

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta

Dekan

Ir. Greg . Heliarko,SJ.,SS.,B.ST.,MA.,M.SC.

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan

sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, ...

( Benedictus Arioma Winasto )

...bergembiralah..!!

Karena debu awal dari semuanya..

Puji syukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas berkat rahmat dan kasih

karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :Motor Bensin 150 cc 2 Langkah Dengan Perubahan Posisi Busi Dan “Squish”.

Penulisan tugas akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan dan dukungan dari

berbagai pihak, baik yang terlihat secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis menyampaikan banyak terima kasih secara khusus kepada:

1. Dekan Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Romo Ir. Greg.

Heliarko,SJ.,SS.,B.ST.,MA.,M.SC yang telah mendukung pembuatan tugas akhir ini dan membimbing saya hingga dapat menyelesaikan studi.

2. Bapak I Gusti Ketut Puja S.T.,M.T., yang telah bersedia menjadi dosen

pembimbing akademik saya selama ini.

3. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak Yosep Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Bapak Ir. FX. Agus Unggul Santoso selaku Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, arahan, masukan dan perbaikan sehingga

tugas akhir ini dapat terselesaikan.

4. Seluruh dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, tetapi telah banyak membantu dan

mengajarkan banyak hal kepada saya.

saran yang membangun demi peningkatan dalam penelitian selanjutnya. Akhir kata saya

mengucapkan terima kasih atas perhatiannya.

Penulis

digunakan untuk menggerakkan kendaraan. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Pembakaran campuran udara - bahan bakar ini akan menimbulkan panas yang sekaligus akan meningkatkan tekanan gas yang ada di dalam silinder. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan untuk mendapatkan motor dengan daya yang besar dan efisiensi kerja mesin yang maksimal. Tujuan dari penulisan / perancangan ini adalah untuk mengetahui perubahan mesin modifikasi terhadap unjuk kerja mesin.

Pengujian untuk mendapatkan efisiensi kerja mesin maksimal dilakukan dengan modifikasi ruang kepala silinder dan posisi busi. Modifikasi kepala silinder yaitu memperkecil volume ruangnya dengan pengelasan material aluminium, kemudian dibubut berikut untuk pembuatan dome dan squish. Posisi busi dipindahkan di tengah sesuai dengan titik tengah dome. Volume kepala silinder standar :30 cc, modifikasi 1:24 cc dan modifikasi 2 : 20 cc. Besar perbandingan kompresi mesin standar 1: 6,2, modifikasi 1 1: 7,5 dan modifikasi 2 1:8,8. Pengukuran daya mesin standar menggunakan

dynotestdengan input roda sedangkan mesin modifikasi 1 & 2 menggunakan pengukuran

dynotestdengan input as roda

Dengan memakai kepala silinder modifikasi, mesin modifikasi mengalami peningkatan yang sangat signifikan baik dari pencapaian Rpm tertinggi, akselerasi dan torsi. Peningkatan akselerasi modifikasi 1 sebesar 18,8% dan modifikasi 2 sebesar 24,8% dari mesin standar. Peningkatan konsumsi bahan bakar dengan kecepatan 30 km/jam, modifikasi 1 sebesar 4,7% dan modifikasi 2 sebesar 10,38%. Pada kecepatan 45 km/jam, modifikasi 1sebesar 9,7% dan modifikasi 2 sebesar 13,3%. Pada kecepatan 60 km/jam, modifikasi 1 sebesar 1,6% dan modifikasi 2 sebesar 1,7%. Pengujian daya mesin modifikasi 1 menghasilkan daya maksimal yaitu 21,3 Hp/9.000 Rpm dan mesin modifikasi 2 menghasilkan daya maksimal yaitu 25,3 Hp/10.000 Rpm, mesin standar pabrikan 7,3 Hp/6.500 Rpm.

Kata kunci : kompresi

HALAMAN JUDUL………...………..….. i

TITLE PAGE ... ii

HALAMAN PENGESAHA ……….…... iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………... iv

HALAMAN MOTTO ………... v

KATA PENGANTAR ...……….. vi

INTISARI ...………. viii

DAFTAR ISI ………. ix

DAFTAR GAMBAR ………... xii

DAFTAR TABEL………... xii

BAB I PENDAHULUAN………... 1

1.1. Latar Belakang ………... 1

1.2. Permasalahan………... 2

1.3. Tujuan Penelitian……….…….... 2

BAB II TEORI MESIN BENSIN...………... 3

2.1. Uraian ……..………... 3

2.2. Jumlah Langkah Tiap Proses .………... 8

2.3. Susunan Dan Jumlah Silinder ... 8

2.4. Sistem pendinginan... 9

2.5. Sistem Penyalaan ... 10

2.5.1. Pembakaran ... 11

2.5.2. Bahan Bakar ... 13

2.6. Proses Penyalaan ... 15

2.7. Sistem Pengisian dan Pembuangan ... 17

2.8. Perbandingan Kompresi ... 22

2.9. Pelumasan ... 23

2.10. Siklus Kerja Mesin ... 24

2.11. Kepala Silinder ... 26

2.12.Squish... 28

2.13. Daya Mesin ... 30

2.14. Brake mean Effective Pressure (BMEP) ... 30

BAB III METODE PENELITIAN…...……….. 32

3.1. Diagram Alur Penelitian………... 32

3.2. Lokasi Penelitian………... 33

3.3. Bahan dan Alat Pengujian ……… 33

3.4. Pelaksanaan Penelitian ……… 33

3.4.1. Penyetelan Mesin ………. 33

3.4.2. Persiapan Jalannya penelitian ………... 36

 Akselerasi ……… 36

 Konsumsi Bahan Bakar ………... 36

 Dynotest……… 37

3.4.3. Pelaksanaan Penelitian .………. 37

3.5. Kesulitan Selama Penelitian ..……… 37

3.6. Data Kendaraan ………... 38

3.7. Perhitungan Pengukuran Mesin ……….. 39

Perbandingan Kompresi ……… 39

 Standar ………. 39

 Modifikasi 1 ……….. 40

Volume Total Silinder ……….... 41

Exhaust Port Duration……… 46

Transfer Port Duration ……….. 46

Inlet Port Duration………. 47

Hasil Pengukuran ………... 48

BAB IV HASIL – HASIL……….………... 50

4.1 Hasil Penelitian……….. 50

1. Akselerasi …….………... 50

2. Konsumsi Bahan Bakar ………..……... 51

3. Daya Mesin ……… 53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …..……… 58

5.1 Kesimpulan………. 58

5.2 Saran……… 59

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

Gambar 2.1. Torak dan mekanisme engkol ... 5

Gambar 2.2. Pendingin Motor ... 10

Gambar 2.3. Perjalanan Pembakaran Normal ... 12

Gambar 2.4. Siklus Kerja Motor 2-langkah ... 26

Gambar 2.5. Pandangan AtasCylinder Head... 29

Gambar 2.6.Squish Band ... 30

Gambar 3.1. Tipe SquishRuang Bakar ... 39

Gambar 3.2. BentanganCylinder Port... 46

Gambar 4.1. Grafik Perbandingan Akselerasi ... 50

Gambar 4.2. Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar ... 51

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Rpm daan Torsi Nm ... 54

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Daya HP dan Rpm ... 56

Tabel 3.1. Hasil Pengukuran ... 48

Tabel 4.1. Uji Konsumsi Bahan Bakar ... 51

Tabel 4.2. Hasil Pengujian Torsi Nm ... 53

Tabel 4.3. Daya HP Vs Putaran mesin Rpm ... 55

1.1 Latar Belakang

Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan kendaraan. Motor bensin menghasilkan tenaga dari

pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Pembakaran campuran udara - bahan bakar ini akan menimbulkan panas yang sekaligus akan meningkatkan tekanan gas yang ada di dalam silinder. Tekanan inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga

yang akhirnya dapat menggerakkan kendaraan.

Mesin kendaraan pada kenyataannya seringkali mempunyai kendala, seperti :

Akselerasi mesin lamban

Konsumsi bahan bakar boros

Mesin mudahoverheat

Mesin mengeluarkan suara yang bising

Karburator cepat kotor

Mesin sulit hidup

Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi banyak terjadi penyempurnaan

dan pengembangan baik dengan cara memodifikasi maupun dengan cara penambahan komponen-komponen pendukung pada motor bensin untuk mendapatkan hasil yang lebih

maksimum dari motor bensin yang sudah ada sebelumnya. Penyempurnaan dan pengembangan motor bensin antara lain untuk mendapatkan motor dengan daya yang besar dan efisiensi kerja mesin yang maksimal.

1.2 Permasalahan

Dari latar belakang di atas maka penulis mencoba dengan meningkatkan unjuk kerja memodifikasi komponen motor bensin 150cc 2 langkah. Modifikasi dilakukan dengan

mengubah ketebalan mulut kepala silinder, memindah posisi squish standar dan peletakan busi dari posisi pinggir (standar) menjadi di posisi titik tengah kepala silinder.

1.3 Tujuan Penelitian

Tujuan dari penulisan / perancangan ini adalah untuk mengetahui perubahan mesin modifikasi terhadap unjuk kerja mesin. Yaitu pada :

Akselerasi

Daya

Torsi

2.1 Uraian

Seperti diketahui roda-roda suatu kendaraan memerlukan adanya tenaga luar yang memungkinkan kendaraan dapat bergerak serta dapat mengatasi keadaan jalan, udara, dan sebagainya. Sumber dari luar yang menghasilkan tenaga disebut mesin. Mesin merupakan

alat yang merubah tenaga panas, listrik, angin, air, atom, atau tenaga lainnya menjadi tenaga mekanik.

Mesin pada motor bensin mempunyai volume yang berbeda-beda, ada yang

volumenya 100cc, 110cc,120cc, 150cc dan yang lebih besar dari 150cc. Untuk menghitung volume dari silinder digunakan persamaaan. (Petrovsky,1971, hal 192)

Vd = 4

. .D2 L



……...…...(2.1)

dengan :

Vd : Volume silinder (m2) D : Diameter silinder (m) L : Panjang langkah (m)

Setelah volume silinder dan volume dari kepala silinder diketahui maka perbandingan kompresi dari mesin dapat ditentukan dengan persamaan. (A.Graham bell, 1999, hal 26)

CCV CCV Vd

CR  ………..……….….…(2.2)

dengan :

CR = Perbandingan kompresi CV = Volume silinder (m3) CCV = Volume ruang bakar (cc)

Volume total dari silinder dapat ditentukan dengan persamaan (Petrovsky, 1971, hal 192)

Va = Vd + Vc………..…………..…….(2.3) dengan :

Va = Volume total silinder (m3) Vd = Volume silinder (m3)

Vc = Volume compression clereance (m3)

Untuk menentukan Vc (volumecompression clereance) maka akan digunakan persamaan: (Petrovsky,1971, hal 192)

        

L h Vd

Vc s

1 1

 ………...(2.4)

dengan :

Vc = Volumecompresi clearance (m3)

Vd = Volume silinder (m3)

ε = perbandingan kompresi (Petrovsky,1971, hal 192)

hs = tinggi lubangtransfer portterhadap bibir silinder (mm) L = Panjang langkah /stroke(mm)

2

Vo x Vb

Vas ...(2.5)

Sedangkan volume rata-rata silinder dapat diketahui dengan persamaan

(Petrovsky,1971,hal 192)

Pcm RTcm

Vcm ...(2.6)

Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran

campuran udara dan bensin.

Gambar 2.1.Torak dan mekanisme engkol.

Campuran udara dan bensin dihisap ke dalam silinder, kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak naik. Bila campuran bensin dan udara terbakar dengan adanya api dari busi, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar dalam silinder.

Poros engkol Silinder

Torak

Tekanan rata-rata yang terjadi selama proses pembuangan dapat dihitung dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192)

Pcp x Psc

x

Pcm0,35 0,65 ...(2.7)

Tekanan akhir pada saat langkah hisap dapat ditentukan dengan persamaan

(Petrovsky,1971,hal 192)

o a (0,85 0,92)P

P   ………...…...(2.8)

Dengan:

Pa= Tekanan akhir saat langkah hisap

Po= Tekanan udara luar (diasumsikan≈1atm = 0,1013 Mpa)

Tekanan akhir langkah kompresi dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal, 111)

1

n a com P

P   (Mpa)...(2.9)

Dengan

n1= ( 1,3 – 1,37 ) (Kovakh hal 117)

Gerak lurus (naik turun) torak diubah menjadi gerak putar pada poros engkol

melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada mesin. Posisi TMA atau titik mati atas adalah posisi tertinggi yang dicapai oleh torak pada silinder. Posisi terendah yang dicapai torak dalam silinder disebut TMB atau titik mati bawah.

torak yang naik turun. Proses menghisap campuran udara dan besin kedalam silinder, mengkompresikan, membakarnya dan mengeluarkannya dari silinder disebut satu siklus. Dalam tugas akhir ini akan di titik beratkan pada mesin dua langkah (two stroke engine),

yaitu mesin yang tiap siklusnya terdiri dari dua langkah torak. Efisiensi mekanis dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal 598)

i

Sedangkan tekanan efektif rata-rata dapat dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal 598)

mech i be P P

P   ………...………...(2.11)

Daya rugi-rugi mekanis dihitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 598)

P mech A B V

P    ……….……(2.12)

Pada saat torak bergerak ke atas, campuran tersebut dikompresikan, akibatnya terjadilah tekanan dan temperatur yang tinggi. Temperatur silinder pada awal transfer dapat diketahui dengan menggunakan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192)

231

oleh poros engkol. Poros engkol dihubungkan dengan roda belakang melalui sistem pemindah daya, sehingga pada saat poros engkol berputar, roda belakang juga berputar dan kendaraan bergerak.

2.2 Jumlah Langkah Tiap Proses

Jumlah langkah tiap proses pada motor bakar diklasifikasikan menjadi dua yaitu motor dua langkah (motor dua tak) dan motor empat langkah (motor empat tak). Pada motor dua langkah untuk menghasilkan satu kali langkah tenaga diperlukan dua langkah kerja atau dengan kata lain setiap dua langkah dari torak motor ini menghasilkan satu kali tenaga. Sedangkan pada motor empat langkah diperlukan empat langkah torak untuk menghasilkan satu tenaga. Secara keseluruhan motor empat langkah lebih ekonomis dalam penggunaan bahan bakar dibanding motor dua langkah, sehingga motor empat langkah lebih banyak digunakan.

Untuk menghitung daya yang dihasilkan oleh mesin maka digunakan persamaan

(Kovakh1979, hal,166)

60

n V i P

Ni  i h ……….………..……….……(2.14)

Dengan:



i

P tekanan indikasi rata-rata (MPa)



h

V volume kerja silinder (Liter) 2.3 Susunan dan Jumlah Silinder

dan 5. Semakin banyak silinder yang dipakai maka getaran yang ditimbulkan motor akan lebih kecil dibandingkan dengan yang bersilinder sedikit. Hal ini disebabkan karena motor yang bersilinder banyak pembagian tenaganya lebih merata dibanding yang bersilinder sedikit.

Untuk motor dengan jumlah silinder lebih dari satu, silinder-silinder dari motor tersebut diatur dengan bermacam posisi atau bentuk, yang pada umumnya terdiri dari tiga susunan, yaitu :

1. Motor dengan susunan silinder segaris atau sering disebut dengan in-line engine.

2. Motor dengan susunan silinder berbentuk V.

3. Motor dengan susunan silinder berlawanan/horisontal yang sering disebut

pancake engineatauboxer.

Susunan silinder motor segaris membentuk garis lurus satu arah dan sejajar dengan poros engkol. Motor dengan susunan silinder V, susunan silindernya membentuk huruf V yang merupakan dua barisan silinder di sisi kiri dan kanan, dari poros engkol membentuk sudut dari 60 derajat sampai 90 derajat.

Jenis yang ketiga adalah motor dengan susunan silinder berlawanan arah (pancake) adalah motor dimana susunan silindernya saling berlawanan arah satu sama lain. Motor jenis ini dibuat apabila ruangan vertikal yang ada sempit.

2.4 Sistem Pendinginan

pendinginan dengan cairan terutama air pendinginannya lebih baik daripada pendinginan dengan udara.

Pendinginan dengan cairan, bagian-bagian yang didinginkan dikelilingi cairan pendingin. Cairan pendingin ini kemudian menyerap sebagian panas akibat pembakaran.

Untuk motor berpendingin udara, bagian-bagian yang didinginkan hanya dilewati udara dan udara ini akan mengambil sebagian panas. Bagian-bagian yang didinginkan biasa dilengkapi dengan sirip-sirip untuk memperluas penampang yang bersinggungan dengan udara sehingga memperbaiki proses pendinginan.

Gambar 2.2Pendinginan motor (Wardan Suyanto1989. Hal.12)

2.5 Sistem Penyalaan

piston pada saat kompresi. Udara yang dimampatkan didalam silinder cukup panas untuk memulai pembakaran bahan bakar sehingga tidak perlu lagi peralatan pembantu untuk menyalakan bahan bakar.

2.5.1 Pembakaran

Pembakaran diawali dengan loncatan api pada busi saat lagkah kompresi akan berakhir. Pada proses pembakaran selalu terdapat dua bagian yaitu bagian yang tidak terbakar dan bagian yang terbakar, keduanya dibatasi oleh api pembakaran (fron api). Suhu ledakan berkisar antara 2100 K sampai 2500 K.

Durasi ledakan kira –kira 0,003 detik. Pembakaran mengakibatkan meningkatnya tekanan di atas kepala piston. Dalam beberapa kasus, pada suhu bagian gas yang tidak terbakar mudah meningkat karena suhu ruang bakar. Peningkatan suhu tersebut menimbulkan pembakaran ulang. Pembakaran ulang ini menyebabkan pembakaran tidak teratur (tidak sesuai dengantiming).

Pembakaran yang tidak teratur mengakibatkan pembebanan terlalu berat dari mekanismenya. Gerakan dari gas terhadap logamnya memberi suara seperti pukulan yang disebut detonasi. Penyebab utama detonasi adalah suhu yang terlalu tinggi dari gas yang dimanfaatkan atau ruang bakar tidak memenuhi syarat.

Detonasi dapat dicegah dengan beberapa cara yaitu :

Mengurangi tekanan dan temperatur bahan bakar dan udara yang masuk ke ruang

bakar

Mengurangi perbandingan kompresi

Memperlambat saat penyalaan

Mempertinggi angka oktan bensin

Pendinginan gas yang belum terbakar

Membuat konstruksi ruang bakar yang sedemikian rupa sehingga bagian yang

terjauh dari busi mendapat pendinginan yang lebih baik.

Menaikkan kecepatan torak atau putaran poros engkol untuk memperoleh arus

turbulen pada campuran di dalam silinder yang mempercepat rambatan nyala api

Gambar 2.3Perjalanan pembakaran normal (a-d) dan selama pembakaran terjadi pembakaran sendiri (e-h)

Proses pembakaran dikatakan normal apabila pembakaran di dalam silinder terjadi karena nyala api ditimbulkan oleh percikan api busi. Proses terbakarnya bahan bakar berlangsung hingga seluruh bahan bakar yang ada di dalam silinder terbakar habis dengan kecepatan yang relatif konstan. Proses pembakaran tidak akan terjadi bila tidak ada oksigen di dalam silinder. Baik buruknya proses pembakaran ditentukan juga oleh banyak/sedikitnya jumlah oksigen yang ada di dalam silinder. Apabila campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam silinder sesuai antara jumlah hidrokarbon dengan jumlah oksigen (campurannya homogen) maka dimungkinkan terjadinya pembakaran sempurna.

Untuk menghitung konsumsi bensin yang digunakan mesin maka dapat kita cari dengan persamaan (petrovsky,1971, hal 63):

''

2.5.2. Bahan Bakar

Sampai saat ini bahan bakar yang dipakai pada mesin bensin adalah bensin, tetapi ada beberapa mesin yang menggunakan alkohol, LPG atau bahan bakar lainnya. Di sini hanya dijelaskan bahan bakar bensin secara umum.

a. Sifat utama bensin

Bensin mengandung hidrokarbon hasil sulingan minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini digunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang dimiliki bensin sebagai berikut :

Mudah menguap pada temperatur normal

Mempunyai titik nyala rendah (-10º sampai -15ºC)

Mempunyai berat jenis yang rendah (0,60 sampai 0,78)

Dapat melarutkan oli dan karet

Menghasilkan jumlah panas yang besar (9.500 – 10.500 kcal/kg)

Sedikit meninggalkancarbonsetelah dibakar.

b. Syarat-syarat bensin

Kualitas berikut ini diperlukan oleh bensin untuk memberikan kerja mesin yang baik.

Mudah terbakar

Pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking.

Mudah menguap

Bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan

campuran udara – bahan bakar dengan tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin.

Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih

Sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama disimpan. Selain itu juga

bensin harus mencegah pengendapan pada sistem intake. c. Nilai oktan

2.6 Proses Penyalaan

Untuk membangkitkan loncatan listrik antara kedua elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tegangan tergantung pada beberapa faktor berikut :

Perbandingan campuran bahan bakar dan udara

Kepadatan campuran bahan bakar dan udara

Jarak antara kedua elektroda serta bentuk elektroda

Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektroda

Temperatur campuran dan kondisi operasi yang lain.

Perbandingan campuran bahan bakar dan udara berkisar antara 0,06-0,12. Untuk menyalakan campuran bahan bakar dan udara yang miskin diperlukan perbedaan tegangan yang relatif lebih besar daripada untuk campuran kaya. Untuk menghitung berat udara spesifik dapat digunakan persamaan (Petrovsky,1971,hal 63):

Vcm

Sedangkan untuk menghitung waktu efisien dalam proses penghisapan dapat gunakan persamaan (Petrovsky,1971, hal 63):

psc

mesin yang tidak dapat dihindari. Makin padat campuran bahan bakar dan udara maka tegangan yang diperlukan akan makin tinggi untuk jarak elektroda yang sama. Karena itu diperlukan tegangan yang lebih tinggi bagi motor dengan perbandingan kompresi yang lebih besar, terutama apabila tekanan campuran yang masuk silinder itu tinggi dan loncatan listrik ditentukan pada waktu torak berada lebih dekat dengan TMA.

Makin besar jarak elektroda busi maka akan semakin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh intensitas api listrik yang sama. Jumlah minimum molekul yang harus ada di antara kedua elektroda pada waktu terjadi loncatan listrik sangat menentukan apakah penyalaan dapat berlangsung sebaik-baiknya.

Jumlah molekul sangat tergantung pada perbandingan campuran jumah gas sisa, temperatur, dan kondisi operasi yang lain, sehingga jumlahnya dapat berubah-ubah. Dengan memperbesar jarak elektroda diharapkan jumlah minimum itu dapat dicapai walaupun keadaan operasinya berubah-ubah. Tetapi jarak elektroda juga menentukan besarnya tegangan. Dan tegangan yang terlalu tinggi tidak menguntungkan. Tegangan yang tinggi memerlukan kabel listrik yang diisolasi secara cermat sehingga harganya menjadi lebih mahal.

Sistem penyalaan konvensional (penyalaan dengan menggunakan platina) terdiri dari sebuah baterai sebagai sumber energi listrik, kontak penyalaan (platina), kumparan penyalaan (koil), tahanan distributor (yang di dalamnya terdapat pemutus arus, kam, rotor dan alat pengatur saat penyalaan), busi, serta kabel-kabel tegangan tinggi dan rendah. Selain penyalaan secara konvensional, ada yang menggunakan sistem penyalaan elektronik.

2.7. Sistem Pengisian dan Pembuangan 2.7.1 Sistem Pengisian

Sistem pengisian adalah sistem yang berfungsi untuk memungkinkan mengalirnya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder. Pada saat torak bergerak keatas menuju TMA. terjadi perubahan volume pada silinder yang dapat dihitung dengan persamaan, (Petrovsky,1971,hal 192)

L h Va Vo  s

……….………...…………..……..(2.18)

dengan

Vo : Volume silinder pada akhir dan awal langkah isap (m3) Va : Volume total silinder (m3)

hs : Tinggi lubang transfer terbuka ( ° ) (Petrovsky, hal 192) L : Panjang langkah (mm)



L1= Tinggi bibir silinder dengan lubang hisap /inlet port( mm )

L2=Durasi inlet port ( mm )

 = konversi milimeter ke derajat ( ° ) D = durasi ( ° )

Durasi lubang bilas / transfer port dapat ditentukan dengan persamaan (A.Graham bell, 1999,hal 26)



Bagian-bagian dari sistem pengisian ini adalah penyaring udara, sistem pengontrol udara, dan saluran pemasukan atau sering disebut dengan intake manifold. Efisiensi dari pengisian dapat dihitung dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 32)

Pa= Tekanan akhir saat langkah hisap Po= Tekanan udara luar

Ta= Temperatur udara saat akhir langkah hisap

To= Temperatur udara luar (atmosfer)

ε = Perbandingan kompresi.

γr = Koefisien gas buang

Temperatur akhir langkah kompresi dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal, 111)

1 1



 n

a com T

T  ...(2.22)

Tekanan akhir pada langkah pembakaran dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal,589)

com com

Z

Z P

T T

P  ………(2.23)

Setelah didapatkan hasil dari temperatur dan tekanan akhir saat kompresi maka kita mendapatkan Rasio penambah tekanan yang dihitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal,589)

com Z

P P 

 ……...………(2.24)

Sistem pemasukan bahan bakar ke dalam silinder ada dua macam yaitu dengan menggunakan karburator atau injeksi pada pada ruang bakar. Sistem injeksi

2.7.2 Sistem Pembuangan

Sistem pembuangan adalah sistem untuk mengalirkan gas bekas pembakaran dari dalam silinder ke udara luar dengan tanpa mengurangi tenaga yang dihasilkan motor dan

sedikit mengganggu lingkungan baik yang berupa polusi suara maupun polusi udara. Satu siklus selama pembuangan dapat dihitung dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192)

Vcm

Gas buang yang akan dikeluarkan dari silinder mempunyai tekanan dan temperatur tinggi sehingga apabila langsung dibuang ke udara bebas terdapat banyak hal yang merugikan. Diantaranya akan menimbulkan suara ledakan yang keras disebabkan gas buang yang masih panas mengalami ekspansi mendadak begitu memasuki udara

atmosfer. Gas buang dari kendaraan bermotor sangat berbahaya karena dapat mengotori udara. Selain itu gas buang juga sangat bebahaya bagi kesehatan.

Pada awal pembuangan terjadi perubahan volume pada silinder.Perubahan ini dapat

dihitung dengan persamaan, (Petrovsky,1971,hal 192)

L h Va

Vb  b ………..……….(2.26)

dengan :

Vb : Volume silinder pada permulaan pembuangan (m3) Va : Volume total silinder (m3)

Durasiexhaust portdihitung dengan persamaan (A.Graham bell, 1999,hal 42)

L₁= Tinggi bibir silinder dengan lubang hisap /exhaust port ( mm )

L₂=Durasi exhaust port ( mm )

 = konversi milimeter ke derajat ( ° )

D = durasi ( ° )

Seiring dengan perubahan volume yang terjadi maka terjadi pula penurunan tekanan dalam silinder selama proses pembuangan. Proses ini dapat dihitung dengan persamaan, (Petrovsky,1971,hal 192)



Setelah torak melewati permulaan lubang buang, maka torak akan bergerak

L

Vba :Volume silinder pada akhir pembuangan (m3) Va : Volume total silinder (m3)

hs : Tinggi lubang buang tertutup ( ° ) (Petrovsky, hal 192)

L : Panjang langkah (mm) 2.8 Perbandingan Kompresi

Perbandingan kompresi menggambarkan berapa banyak perbandingan udara dan

bahan bakar yang dapat dikompresikan dalam silinder. Perbandingan kompresi dihitung dengan jalan membagi jumlah atau volume udara yang ada didalam silinder diatas piston pada saat piston berada di TMB dengan jumlah volume udara di ruang bakar diatas piston saat piston berada pada TMA. Perbandingan kompresi secara teoritis adalah 8 - 13.

Perbandingan kompresi yang tinggi akan menghasilkan tenaga yang lebih besar karena tekanan awal pembakaran menjadi semakin tinggi. Tekanan rata-rata dihitung dengan menggunakan persamaan (Sumber : Kovakh hal,589)

 

_

Tekanan indikasi rata – rata aktual dihitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal,164)

untuk _i 



0,920,97



Kovakh,1979, hal 164)

id i

i P

Selain keuntungan diatas, motor dengan perbandingan kompresi tinggi mempunyai kelemahan mudah terjadi detonasi bila tidak diikuti dengan pemakaian bahan bakar beroktan tinggi. Berat udara spesifik dapat sitentukan dengan persamaan (Kovakh,1979,hal,89)

288 27 , 29

104

x o

 ………(2.32)

Kecepatan piston maksimum dapat kita hitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal,89)

Vp =

30

n S

...(2.33)

2.9 Pelumasan

Pelumasan pada motor adalah hal yang sangat penting agar motor tetap dapat bekerja dengan baik tanpa ada bagian mesin yang rusak karena gesekan. Memang gesekan tidak dapat dihilangkan sama sekali, tetapi harus dikurangi sampai serendah

mungkin agar tidak merusak bagian motor dan tidak mengurangi tenaga yang dihasilkan. Apabila motor beroperasi tanpa ada pelumasan sama sekali, barangkali akan bertahan beberapa saat saja dan kemudian akan macet, karena bagian yang bergesekan menjadi leleh dan menyatu sehingga tidak dapat bergerak lagi. Oleh karena itu pelumasan pada motor harus diperhatikan baik sisitem pelumasan atau jenis pelumas yang digunakan.

Oli samping berbeda dengan oli mesin, karena oli mesin pada mesin 4-tak dibuat

pelumas mesin untuk 4-tak digunakan pada mesin 2-tak , pelumas yang tidak terbakar akan mengakibatkan penyumbatan saluran-saluran mesin. Pelumas pada mesin 2-tak selain berfungsi melumasicrank shaftmotor juga telah diberi aditif yang mudah terbakar.

Dengan demikian diharapkan gas buang tidak meninggalkan banyak arang yang akan menurunkan kinerja motor. Pelumas ini juga berfungsi melumasi mesin / piston, oleh karena itu diharapkan pelumas dan bahan bakar tercampur dengan baik dan terbakar

sempurna sehingga kerja mesin tetap prima dan gas buang yang dikeluarkan tidak terlalu banyak mengandung CO. Untuk mengukur performance dari pelumas dapat dilihat dari asap, kebersihan mesin dan penyumbatan pada katup buang.

2.10 Siklus kerja mesin

Untuk menjelaskan makna dari diagram p-v pada motor torak terlebih dahulu perlu kita pakai beberapa idealisasi, sehingga prosesnya dapat dipahami secara lebih mudah.

Proses yang sebenarnya (aktual) berbeda dengan proses yang ideal tersebut, dimana perbedaan tersebut menjadi semakin besar jika idealisasi yang digunakan itu terlalu jauh menyimpang dari keadaan yang sebenarnya, Proses siklus yang ideal itu biasa disebut dengan siklus udara, dengan beberapa idealisasi sebagai berikut:

1. Fluida kerja dalam silinder adalah udara, dimana udara dianggap sebagai gas ideal dengan kalor jenis konstan.

4. Pada akhir proses ekspansi, yaitu saat piston mencapai TMB, fluida kerja didinginkan sehingga tekanan dan suhunya turun mencapai tekanan dan suhu udara luar (atmosfer).

5. Tekanan fluida kerja di dalam silinder selama langkah buang dan langkah hisap adalah konstan dan sama dengan tekanan dan suhu udara luar.

Pada gambar di bawah (2.4) menunjukkan siklus tekanan konstan, yang dianggap

sebagai siklus dasar dari setiap mesin dua langkah. Bahan bakar masuk dalam bentuk molekul bercampur dengan udara secara homogen. Pada akhir pembakaran sekitar 45° -50° sebelum TMB ( titik C) piston membuka lubang buang sehingga gas sisa terbuang

dan tekanan pada silinder menurun menjadi 0,3 – 0,5 Mpa. Selama proses ini piston juga membuka saluran isap dan bilas. Campuran bahan bakar - udara masuk ke dalam silinder secara otomatis karena tekanan di bawah piston.

Selama piston bergerak menuju TMA, pertama-tama piston akan menutup lubang isap. Ini akan mengakibatkan penghentian masuknya bahan bakar – udara dari ruang karter ke silinder. Pada saat yang hampir bersamaan proses pembuangan gas sisa hasil pembakaran melewati lubang buang dihentikan. Proses ini diakhiri pada titik A. Saat

piston menuju TMA dan menutup lubang buang maka saat proses kompresi dimulai. Siklus kerja mesin 2 langkah digambarkan pada diagram 2.4. menunjukkan bahwa proses pertukaran gas terjadi hanya pada saat piston dekat dengan TMB. Gas sisa hasil

sehingga sebagian dari bahan bakar ikut terbuang bersamaan dengan sisa gas hasil pembakaran melalui gas buang namun sedikit sekali karena cepatnya laju piston.

Gambar 2.4 Siklus kerja mesin motor 2 langkah (Cengel and Boles ,1994:Hal. 60)

2.11. KEPALA SILINDER

peletakanspark plug untuk membentuk ledakan yang menghasilkan panas dalam ruang bakar secara merata dalam silinder harus diperhatikan. Kondisi yang menyebabkan detonasi /knocking:

 Pada volume campuran bahan bakar dan udara tinggi

 Tingkat compression ratiotinggi

 Peningkatan temperatur dalam ruang bakar terlalu tinggi

 Timing pembakaran yang terlalu dini

 Tinggi kepala piston

Detonasi sering terjadi pada mesin 2 tak racing / competition engine, karena mesin dikondisikan untuk putaran tinggi.

Indikasi detonasi muncul pada :

 putaran menengah ke putaran tinggi

 peningkatan putaran mesin dengan spontan dan cepat

 pada kondisi mesin overheating

Hal tersebut dikarenakan gas akhir (end gases) yang masih tertinggal dalam ruang pembakaran mengalami peningkatan panas secara cepat dan mengalami pembakaran otomatis karena didukung temperatur yang tinggi pada ruang bakar dan kepala piston.

Selain itu detonasi dipengaruhi radiasi panas dari timing pembakaran yang terlalu dini. Jika titik pembakaran dapat menjangkau sisi terluar pada ruang bakar dengan cepat maka gas akhir (end gases) tidak punya waktu untuk mengalami peningkatan panas sehingga

Dari berbagai macam penelitian didapatkan desain bentuk squish ruang bakar untuk mengantisipasi terjadinya detonasi, yaitu dengan memposisikan busi / spark plug tepat pada titik tengah cylinder head. Dengan posisi busi di tengah maka percikan api busi dapat :

 membakar campuran bahan bakar - udara lebih merata

 konduktivitas panas kepala piston dan ruang bakar lebih merata

 Pemerataan daya dorong tekanan gas hasil pembakaran untuk mendorong kepala

piston

Antisipasi terjadinya detonasi yaitu dengan menjaga suhu ruang bakar, gas akhir / end gasesagar tidakoverheatdan memperlambat timing pembakaran untuk mencegah terjadi peningkatan panas padaend gases.

2.12. Squish

Squish yaitu bidang datar pada sisi terluar ruang bakar pada cylinder head yang berfungsi mengatur arah ledakan. Perubahan pada squish area dilakukan dengan merubah sudut dan luassquish area. Karakter mesin sangat dipengaruhi olehsquish area

ini.

Luas squish area kurang dari 50 % dari bore area, power band maximum

terdapat pada high rpm . Squish area di atas 50 % power band terdapat pada low to mid rpm. Untuk menghitung squish area ( SA ), dapat menggunakan rumus dasar luas lingkaran :

4000 14 .,

3 D2

SA  -dome area………(2.34)

D : Diameter silinder ( mm )

Squish area – bore area – dome area .

Dimana :

Bore : Diameter silinder

Bore area :

4000 14 .

3 D2

Untuk mencari luas squish area :

Diameterdome= diameterbore– ( 2x lebarsquish horizontal)

Prosentase luas squish area =

borearea squisharea

……… ..(2.35)

Gambar 2.5. Pandangan atas cylinder head

(A Graham Bell.2ndedition.1999,Hal 20. )

Pembuatan kemiringan sudut squish harus sama dengan kemiringan permukaan cembung kepala piston. ( gambar 2.6.).

cyilinder head Lebar squish

Gambar 2.6. Squish Band

(A Graham Bell.2ndedition.1999,Hal 20. ) 2.13. Daya mesin

Daya mesin (P) ( Lukiyanto,2003:hal 9)

) ( 60000

. . 2

kw T n

P  ………...(2.36)

Dengan :

T : Torsi ( Nm ) P : Daya ( KW )

n : putaran mesin ( Rpm )

2.14 Brake Mean Effective Pressure (BMEP)

BMEP menyatakan tenaga output mesin setiap satuan volume silinder ( Lukiyanto,2003: hal 9).

n V

Z P BMEP

  

60.000 ………(2.37)

Dengan :

3.1 Diagram Alur Penelitian

Perencanaaan

Penyetelan Mesin

pembahasan Modifikasi Mesin

MULAI

selesai

HASIL & KESIMPULAN Analisa data Pengambilan data STUDI LITERATUR

3.2 Lokasi Penelitian

Lokasi penelitian dilaksanakan :

 Dukuh Jenengan Maguwoharjo untuk pengambilan data akselesai motor.

 Jalan utama antara Stadion Sleman dengan pasar Stan untuk pengambilan

data konsumsi bahan bakar – udara.

 Laboratorium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin UGM untuk

pengambilan data daya yang dihasilkan motor. 3.3 Bahan dan Alat Pengujian

Bahan yang akan diuji adalah mesinVespastandar th.1976. Dalam penelitian ini alat yang digunakan adalah

 Dynotest, untuk mengukur torsi yang dihasilkan putaran roda.

 Stopwatch, untuk mengukur waktu /duration.

 Tachometer, untuk mengetahui Rpm putaran mesin dengan input percikan

ignition coil.

 FUEL-meter, untuk mengetahui kapasitas bahan bakar dalam tangki .

 Speedometer, untuk mengetahui kecepatan laju motor.

 Odometer, untuk mengetahui Km yang telah ditempuh motor.

3.4 Pelaksanaan penelitian 1. Penyetelan mesin.

sedemikian rupa sehingga mesin berada dalam maksimal. Banyak kendala yang dihadapi dalam penyetelan ini, karena kondisi dari mesin yang belum sempurna. Kendala tersebut antara lain :

 system pengapian yang masih menggunakan system pengapian konvensional

yaitu dengan menggunakancontact breaker/platina.

 system rotary vacuum, dimana masih terjadi kebocoran kevakuman sehingga

penyetelan karburasi kurang maksimal.

Maka dari itu untuk mencapai kemampuan maksimal mesin dilakukan penyesuaian:

 Penggantian system pengapian konvensional dengan system electric atau

menggunakan CDI /capasitor discharged ignition.

 Penggantian system rotary vacuum dengan system reed vacuum.

Pada setiap penggunaan kepala silinder dilakukan penyetelan ulang, selain untuk mencapai kemampuan maksimal mesin itu juga untuk menyesuaikan dengan perbandingan kompresi yang dihasilkan setiap penggunaan kepala silinder. Penyetelan meliputi :

 Tingkat konsumsi bahan bakar, yaitu dengan penggantian spuyer main-jet

dan pilot-jet. Penyetelan kebutuhan konsumsi bahan bakar dapat dengan mendengarkan suara mesin:

rendah. Hal ini disebabkan volume bahan bakar yang masuk ke dalam ruang bakar terlalu besar sehingga menimbulkan butiran uap yang besar dan busi pemantik kurang mampu membakar habis bahan bakar .

2. Apabila campuran bahan bakar + udara terlalu miskin maka suara mesin seperti berat, hampir sama dengan suplai bahan bakar yang terlalu kaya namun pada suplai bahan bakar yang terlalu miskin apabila throttle gas dipertahankan pada bukaan besar mesin mati. Hal ini disebabkan karena pada bukaan throttle gas yang besar memasukkan udara yang lebih besar daripada bahan bakar, sehingga dalam ruang bakar tidak terjadi pembakaran karena lebih banyak udara.

Selain dengan mendengarkan suara putaran mesin besar konsumsi bahan bakar yang sempurna dapat dilihat dari warna spark plug/busi. Apabila campuran bahan bakar + udara terlalu kaya maka warna busi yang dihasilkan hitam kecokelat-tuaan, bila terlalu miskin maka warna busi yang dihasilkan dari pembakaran berwarna putih kekuning – kuningan. Campuran bahan bakar yang optimal untuk mesin menghasilkan warna busi merah bata.

 Tingkat konsumsi udara, penyetelan dilakukan setelah penyetelan spuyer

pada pembukaaan throttle gas menengah, sehingga penyetelan ini sangat mempengaruhi akselerasi kerja mesin.

2. Persiapan jalannya pengambilan data

Setelah penyetelan mesin selesai maka selanjutnya adalah pengambilan data dari mesin tersebut yang meliputi:

 Akselerasi

Pada pengambilan data ini menggunakan trek jalan lurus sejauh 201 m. Pengujian ini menggunakan stopwacth untuk mengukur waktu yang diperlukan motor untuk menempuh jarak 201 m (kecepatan maksimal). Jalan yang digunakan adalah jalan lurus yang ada disebelah timur stadion PSS Sleman.

 Konsumsi Bahan Bakar

 Dynotest

Pengambilan data ini menggunakan alat pengukur torsi / daya motor atau

dynotestmilik Laboratorium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin, Universitas Gajah Mada. Pengambilan data daya yang dihasilkan mesin meliputi 3 variasi

compression ratio di setiap kepala silinder baik standar, modifikasi 1 dan

modifikasi 2.

3. Pelaksanaan penelitian.

Setelah persiapan selesai pengujian mesin motor dapat dilaksanakan. Pengujian konsumsi bahan bakar dan akselerasi dilaksanakan pada sore hari untuk

menjaga kondisi mesin agar tidak mudahoverheating. 3.5 Kesulitan selama penelitian.

Banyak kesulitan yang dihadapi penulis dalam mengerjakan penelitian ini :

 Untuk menemukan buku acuan yang lengkap dalam perhitungan dan dasar teori

karena buku yang ada sangat terbatas dan rata-rata kurang lengkap dalam membahas mesin 2 langkah.

Sulitnya menemukan persewaan alat Dynotest, sehingga memakan waktu lama

untuk mensurvei keberadaaan alat tersebut.

Pada waktu pengambilan data mesin mengalami patah pada kruk-as, sehingga

Penyetingan dudukan mesin danhub input dynotest yang dibuat dengantrial and

error, dikarenakan penyediaan dudukan alat dari pihak Laboratorium Motor Bakar UGM hanya untuk mesin kendaraan manufaktur Jepang.

3.6 Data Kendaraan

Jenis kendaraan : kendaraan bermotor Tipe mesin : mesin bensin 2 langkah Jumlah silinder : 1 silinder

Volume sillinder : 156,577 cc

Daya : 7,3 Hp / 6500 rpm

Diameter silinder : 59 mm Panjang langkah : 57,3 mm Panjang pena piston : 115 mm Tinggiinlet port : 46.5 mm TinggiExhaust Port : 36 mm

Dalam penelitian ini menggunakan 3 jenis kepala silinder. Dengan spesifikasi : 1. Kepala silider standar ( gambar 3.1.a ).

2. Kepala silider modifikasi 1 ( gambar 3.1.b ). 3. Kepala silider modifikasi 2 ( gambar 3.1.b ). Volume kepala silinder :

 Standar : 30 cc

 Modifikasi 1 : 24 cc

Gambar 3.1. tipesquishruang pembakaran

a. Ruangsquishdengan busi di pinggir, b. Ruang squish dengan busi di tengah. Sumber : A Graham Bell.2ndedition.Hal 14.

o Perhitungan Perhitungan Mesin

Volume Silinder dihitung dengan rumus :

Vd = 4

. .D2 L



………...………(3.1)

4000 3 , 57 . 59 . 14 ,

3 2



577 , 156

 cc

Perbandingan Kompresi

Perbandingan kompresi dihitung dengan rumus : a

 standar

 modifikasi 1

CCV

 modifikasi 2

CCV

Volume total silinder

perhitungan volume total silinder dihitung dengan persamaan 3.3

Va = Vd + Vc………...…………..(3.3)

Volumecompression clearance

Perhitungancompresi clereancedihitung dengan rumus :

 Modifikasi 1

= 0,000024.(1 - 0,811) = 0,00002 . 0,189 = 0,000004558 m3

 Modifikasi 2

 = 0,000003769 m3

Volume total silinder

Perhitungan volume total silinder dihitung dengan persamaan 3.3 Va = Vd + Vc

 Modifikasi 1

= 0,000156 + 0,000004558 = 0,0001605 m3

 Modifikasi 2

= 0,000156 + 0,000003769 = 0,00015976 m3

Volume silinder pada permulaan pembuangan

L h Va

Vb  b ………...(3.5)

 Modifikasi 1

= 0,00004817 m3

 Modifikasi 2

= 0,00015976 – (0,000156.0,3717) = 0,0000579893 m3

Volume silinder pada akhir pembuangan

L h Va

Vba  a

………...(3.6)

 Modifikasi 1

= 0,0001605 – (0,000156.0,20) = 0,00012885 m3

 Modifikasi 2

= 0,00015976 – (0,000156.0,20) = 0,0001278 m3

Volume silinder pada awal dan akhir langkah hisap

L h Va

Vo  s ………...…………..(3.7)

 Modifikasi 1

= 0,0001605 – (0,000158.0,1884) = 0,0001307328 m3

 Modifikasi 2

= 0,00015976 – (0,000158.0,1884) = 0,000130369 m3

 Tekanan ruangan Po = 1 atm

 suhu ruangan To = 288°K

 Tekanan udara efektif Psc = 1,15 atm abs

 suhu udara efektif Tsc = 312° K

 Tekanan didalam silinder Pb = 3,59 atm abs

 Suhu di dalam silinder Tb = 1030° K

 Tekanan pada pipa pembuangan Pap = 1,030 atm abs

Penurunan tekanan selama pembuangan

 Volume silinder rata-rata

2

Vo x Vb Vas

 Modifikasi 2

2

2

Tekanan rata-rata selama proses pembuangan

Pcp

Temperatur silinder pada awal transfer

231

Volume rata – rata silinder

Pcm

Ini mengasumsikan bahwa ep = 0,85 selama proses pembuangan maka 1 siklus selama

15 Berat udara spesifik

288

Waktu spesifik / efisien

Dari hasil pengukuran fisik cylinder

Gambar 3.2. Bentangan Cylinder port

Exhaust port duration



Transfer port duration

36mm

46,5mm

45,5mm _45,3mm

TMA

Exhaust transfer



Inlet port duration

3.7. Hasil Pengukuran.

Dari hasil perhitungan pengukuran didapatkan hasil sebagai berikut: Tabel 3.1. Hasil Pengukuran

No Item Nilai Satuan

1. Volume silinder (Vd) 156,577 Cc

2. Perbandingan kompresi (CR)

 Standar

 Modifikasi 1

 Modifikasi 2

6,2 7,5 8,82 3. Volumecompression clearance(VC)

 Modifikasi 1

 Modifikasi 2

4,55x10-6 3,76x10-6

m3

4. Volume total silinder ( Va)

 Modifikasi 1

 Modifikasi 2

1,607x10-4 1,597x10-4

m3

5. Volume silinder pada akhir pembuangan (Vba)

 Modifikasi 1

 Modifikasi 2

1,288x10-4 1,278x10-4

m3

6. Volume silinder pada akhir langkah hisap (Vo)

 Modifikasi 1

 Modifikasi 2

1,3073x10-4 1,3036x10-4

m3

7. Penurunan tekanan selama pembuangan ( II) 2,09x10-7 m3 8. Volume silinder rata-rata (Vas)

 Modifikasi 1

 Modifikasi 2

3,148x10-9 3,76x10-9

9. Tekanan rata-rata selama proses pembuangan (Pcs)

1,073 atm

8. Temperature silinder pada awal transfer ( Tcsc )

791 K

9. Exhaust port duration( D ) 133,96 °

10. Transfer port duration( D ) 67,9 °

4.1 Hasil Penelitian 1. Akselerasi

Setelah dilakukan uji akselerasi pada jarak 201 m didapatkan :

 mesin standar : 15,2 detik,

 mesin modifikasi 1 : 12,33 detik.

 mesin modifikasi 2 : 11,43 detik

15,20 s

modifikasi 2 modifikasi 1 standar

Jarak 201 meter

W

Gambar 4.1 Perbandingan Akselerasi

Berdasarkan mesin yang telah dibuat dan dikerjakan oleh penulis ternyata mesin

hasil modifikasi mengalami peningkatan signifikan. Penambahan rasio kompresi meningkatkan kecepatan akselerasi motor. Analisis Peningkatan :

 mesin modifikasi 1

0

 mesin modifikasi 2

0

2. Konsumsi Bahan Bakar

Pada uji konsumsi dengan 3 variasi kecepatan 30 km/jam, 45 km/jam dan 60 km/jam bahan bakar dengan 1 liter bensin maka didapatkan :

Tabel 4.1. Uji Konsumsi Bahan Bakar

30 km/h 45km/h 60km/h

standar 15,7km/ltr 16,24km/ltr 19,76km/ltr

modifikasi 1 16,45km/ltr 17,83km/ltr 20,08km/ltr

modifikasi 2 17,33km/ltr 18,41km/ltr 20,1km/ltr

Dengan Grafik perbandingan konsumsi bahan bakar :

0

30 km/h 45km/h 60km/h

KECEPATAN

Gambar 4.2 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar

competition bisa menggunakan bahan bakar dengan nilai oktan lebih tinggi daripada bensin. Dengan analisis Peningkatan :

 Pada kecepatan 30 km/jam

Mesin modifikasi 1

0

Mesin modifikasi 2

0

 Pada kecepatan 45 km/jam

Mesin modifikasi 1

0

Mesin modifikasi 2

0

 Pada kecepatan 60 km/jam

Mesin modifikasi 1

0

Mesin modifikasi 2

3. Daya mesin

Pada pengujian unjuk kerja mesin data diambil adalah torsi pada setiap kenaikan putaran mesin, alat yang digunakan dynotest dan tachometer. Untuk

hasil pencatatan dari pengujian ini : Tabel 4.2. Hasil Pengujian Torsi Nm

Perhitungan daya mesin dari torsi tertinggi yang dihasilkan putaran mesin setiap penggunaan variasicompression ratio :

 Compression ratio 1:7,5

hp

Maka daya maksimal yang dihasilkan 21,3 HP pada 9.000 Rpm

 Compression Ratio 1:8.8

hp

Mod 1 kompresi 1:7,5

Mod 2 kompresi 1:8,8

7000 12 10,4

8000 15,4 16,4

9000 16,9 16,5

10000 16,3 18,2

Maka daya maksimal yang dihasilkan 25,3 HP pada 10.000 Rpm

Angka nilai torsi yang diambil dari pengambilan data kurang mencapai bentuk grafik yang serasi kelinearannya hal itu dikarenakan tingkat getaran yang sangat tinggi

mesin pada Rpm menengah ke Rpm tinggi, selain itu keterbatasan jarum penunjuk alat

dynotest. Data putaran (Rpm) dan torsi (Nm) dijabarkan pada:

0

Gambar 4.3. Grafik Hubungan Rpm dan Torsi

Pada putaran atas maksimal dengan kecepatan tetap, tenaga yang dihasilkan mesin seakan – akan mengalami penurunan. Menurut penulis ini dikarenakan kurang besarnya tinggi lubang buang sehingga pernapasan mesin berkurang pada putaran atas, selain itu dipengaruhi gesekan dan getaran mesin yang meningkat.

Pada pemakaian cylinder head modifikasi 1 dengan compression ratio 7,5 menghasilkan daya maksimal yaitu 21,3 Hp pada 9.000 Rpm, Pada compression ratio

Tabel 4.3. Daya HP Vs Putaran mesin Rpm

Mod 1 kompresi1:7.5

Mod 2 kompresi 1: 8.8

Rpm HP HP

2000 0,336859 0,123403

3000 1,347437 0,542091

4000 2,077298 1,19877

5000 3,017697 2,607618

6000 7,074043 4,230952

7000 11,79007 7,486434

8000 17,29211 15,41947

9000 21,34845 19,63426

10000 22,87835 26,73726

11000 23,46786 30,5745

Hasil pengukuran mesin modifikasi 2 pada putaran mesin 6500 Rpm cenderung menghasilkan daya lebih rendah dibandingkan daya maksimal mesin standar (7,3 HP pada 6500 Rpm). Maka pada mesin modfikasi II :

Hp

pada mesin modifikasi I :

Hp

Mesin modifikasi 2 menghasilkan daya 5,85 HP/6500 Rpm. Pada modifikasi 1

pengujian akselerasi mesin dirasakan sangat cepat namun durasi powernya lebih singkat dibanding mesin modifikasi 2.

0 5 10 15 20 25 30 35

2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000₁₀00 0

1100 0

Putaran (Rpm)

D

a

y

a

(H

P

)

kompresi 1:7,5 kompresi 1:8,8

Gambar 4.4. Grafik Hubungan Rpm dan Daya

Pada kepala silinder modifikasi mempunyai volume yang lebih kecil daripada

kepala silinder standar sehingga mengakibatkan perbandingan kompresi meningkat. Hal ini menyebabkan mesin lebih responsif (akselerasi). Peningkatan daya lebih bisa dirasakan pada putaran menengah ke putaran atas dari pada saat putaran bawah. Pada

putaran bawah, bensin yang ada di dalam silinder akan lebih banyak terbuang karena putaran yang lambat dan lebih jauhnya jarak dan waktu yang diperlukan untuk menutup lubang buang. Sedangkan pada putaran atas kecepatan piston lebih cepat sehingga waktu yang diperlukan untuk menutup keseluruhan lubang buang akan lebih cepat, sehingga

Pengukuran daya mesin standar menggunakan dynotest dengan input roda sementara mesin modifikasi 1 & 2 menggunakan pengukuran dynotest dengan input as roda. Hal ini menyebabkan daya yang dihasilkan antara mesin standar dan mesin

modifikasi 1 & 2 sangat jauh rentangnya, bahkan sampai 3X lipat. Pengukuran daya

dynotest input as roda adalah pengujian murni daya mesin tanpa dikurangi dengan berat bebanbody /rangka sepeda motor dan beban pengendaranya, pembebannya mengunakan

pengereman (terpasang pada alat). Pengukuran mesin dapat mencapai putaran mesin dan daya mesin tinggi karena beban yang sedikit dan momen inersia mesin yang tinggi dibanding dynotestinput roda. Pengukurandynotestdengan input roda (pengukuran oleh

pabrikan) adalah daya mesin yang sudah dikurangi beban body ditambah pengendara (dengan berat rata – rata manusia dewasa).

Dengan penambahan Rpm pada mesin setelah dilakukan modifikasi ketahanan

mesin masih dipertanyakan terhadap kinerja mesin tersebut, seperti pada saat pengambilan data terjadi patah kruk-as pada bagian dudukanspi-magnet dan pada rumah kopling. Untuk mengantisipasi kerusakan pada komponen mesin penulis mengganti komponen – komponen mesin standar dengan komponen – komponen mesin modifikasi

5.1 Kesimpulan

Peningkatan akselerasi :

 modifikasi 1 mengalami peningkatan 18,8% dari mesin standar.

 modifikasi 2 mengalami peningkatan 24,8% dari mesin standar.

Peningkatan konsumsi bahan bakar :

 Pada kecepatan 30 km/jam

Mesin modifikasi 1 : 4,7%

Mesin modifikasi 2 : 10,38%

 Pada kecepatan 45 km/jam

Mesin modifikasi 1 : 9,7%

Mesin modifikasi 2 :13,3%

 Pada kecepatan 60 km/jam

Mesin modifikasi 1 :1,6% Mesin modifikasi 2 : 1,7% Peningkatan Daya mesin

 modifikasi 1 menghasilkan daya maksimal yaitu 21,3 Hp/9.000 Rpm

 modifikasi 2 menghasilkan daya maksimal yaitu 25,3 Hp/10.000 Rpm.

5.2 Saran

Pada setiap modifikasi mesin motor sangatlah diperlukan perhitungan baik pada perancangan, pembuatan dan penyetelan yang matang agar ketahanan dari mesin tersebut

LAMPIRAN

ALAT DYNOTEST

Arends, BPM, 1980, Motor Bensin, Alih Bahasa Umar Sukrismo, Erlangga, Jakarta.

Arismunandar, W, 2002,Penggerak Mula Motor Bakar Torak, ITB, Bandung. Khovakh, M., 1979,Motor Vehicle Engine ,Mir Publisher. Moscow,

Maleev, 1975, Internal Combustion Engines, Mc. Graw-Hill Book Company,

Singapore,

Petrovsky, N., 1971,Marine Internal Combustion Engine, Mir Publishers. Moscow, Suryanto, Wardan. 1989,Teori motor Bensin.