MODIFIKASI KATUP MASUK DAN KATUP BUANG
Tugas Akhir
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
Jurusan Teknik Mesin
Disusun oleh :
Nama : Arief Hermawan
NIM : 035214054
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
MODIFICATION
Final Project
Presented as particial fulfillment of the requirement As to the Sarjana Teknik Degree
In Mechanical Engineering
by:
Arief Hermawan 035214054
Mechanical Engineering Study Program
Mechanical Engineering Department
Science And Engineering Faculty
Sanata Dharma University
Dengan ini kami menyatakan bahwa dalam tugas Tugas akhir tidak
terdapat karya yang pernah diajukan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang
pengetahuan kami tidak terdapat karya dan pendapat yang pernah ditulis
atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah
ini dan dusebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, Januari 2009
digunakan sebagai sumber tenaga dari kendaraan. Banyak cara yang dilakukan untuk meningkatkan daya dan torsi diantaranya dalam penelitian ini yang bertujuan untuk mengamati pengaruh penggantian diameter katup terhadap daya, tors dan komsumsi bahan bakar pada motor bensin.
Pada penelitian ini katup standar dengan ukuran diameter katup hisap 23,5 mm dan katup buang 19 mm diganti dengan ukuran diameter 28 mm untuk katup hisap dan 24 mm untuk katup buang. Untuk mendapatkan hasil daya dan torsi digunakan alat dynotest sedangkan untuk mendapatkan perbandingan pemakaian komsumsi bahan bakar digunakan test uji jalan. Dimana didalam penelitian ini motor sebelumnya sudah mengalami modifikasi pada noken as, koil, karburator dan knalpot.
Yangbertandatangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma
Nama : Arief Hermawan
Nomor Mahasiswa : 035214054
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya inmiah yang berjudul :
Motor Bensin 110 cc Dengan Modifikasi Katup Masuk Dan Katup Buang
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelola dalam bentuk pangkalan dat, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannyadi internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royaltikepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat da Yogyakarta
Pada tanggal 30 Januari 2009
Yangmenyatakan
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa, atas karunia dan rahmatn-Nya,
sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas Akhir. Dengan judul “MOTOR BENSIN
110 cc 4 LANGKAH DENGAN MODIFIKASI KATUP MASUK DAN KATUP
BUANG”. Tugas akhir ini merupakan salah satu mata kuliah prasyarat untuk
memperoleh gelar sarjana.
Dalam tugas akhir ini penulis membahas mengenai hasil penelitian torsi,daya dan
komsumsi bahan bakar yang dihasilkan dari motor bensin 4 langkah 110 cc sebelum
modifikasi katup dan setelah memodifikasi katup masuk dan katup buang
Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih atas segala bantuan ,
saran, fasilitas, sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan. Penulis mengucapkan terima
kasih kepada:
1. Budi Sugiharto, S.T.,M.T. Selaku ketua program studi Teknik Mesin Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.
2. Yosef Agung Cahyanta,S.T.,M.T. selaku dosen pembimbing I dalam Tugas
Akhir yang selalu membimbing kami dalam menyelesaikan Tugas akhir ini.
3. Ir.FX.Agus Unggul Santosa selaku dosen pembimbing II dalam Tugas Akhir
yang selalu membimbing kami dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4. Orang tua dan keluarga yang selalu memberikan dorongan moril dan material
kalian dan teruskan perjuangan kita.
7. Rekan-rekan mahasiswa Teknik Mesin angkatan 2003 dan 2004.
8. Semua pihak yang telah membantu terselesainya tugas akhir ini.
Kami menyadari bahwa penulisan ini banyak sekali kekurangan, sehingga kami mohon
kritik dan saran yang sifatnya membangun. Dan kami berharap semoga penulisan ini
dapat bermanfaat.
Yogyakarta, Januari 2009
HALAMAN JUDUL ... i
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ... iii
HALAMAN PENGESAHAN... iv
LEMBAR PERSETUJUAN PUBLIKASI... vii
KATA PENGANTAR... viii
DAFTAR ISI ... x
DAFTARGAMBAR... xiii
DAFTAR TABEl... xv
BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 Latar Belakang... 1
1.2 Permasalahan ... 2
1.3 Tujuan Perancangan... 2
BAB II TEORI MESIN BENSIN 4 2.1 Tinjauan Pustaka... 4
2.2 Uraian ... 4
2.3 Klasifikasi Motor Bensin... 5
2.3.1 Susunan dan Jumlah Silinder... 5
2.3.2 Macam-Macam Ruang Bakar... 6
2.3.3 Sistem Pendinginan... 7
2.3..8 Bushing Pengantar Katup dan Oil Seal... 11
2.3.9 Letak Katup... 12
2.3.10 Sistem Pembukaan Katup... 13
2.3.11 Letak Poros Nok... 14
2.3.12 Jumlah Langkah Tiap Proses... 15
2.4 Siklus Motor Otto Empat Langkah... 16
2.4.1 Siklus Ideal Motor Otto Empat Langkah... 17
2.4.2 Prinsip Kerja Motor Empat Langkah... 18
2.5 Siklus Motor Empat Langkah... 21
2.6 Pembakaran... 23
2.6.1 Proses Pembakaran... 25
2.6.2 Bahan Bakar... 27
2.6.3 Proses Penyalaan... 29
2.7 Sistem Pengisian dan Pembuangan... 31
2.7.1 Sistem Pengisian... 30
2.7.2 Sistem Pembuangan... 31
BAB III METODE PENELITIAN 33 3.1 Penilitian Daya dan Torsi... 33
3.1.1 Alat dan Bahan... 32
3.1.2 Langkah Penelitian... 37
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 41
4.1 Daya dan Torsi... 42
4.2 Konsumsi Bahan Bakar... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 51
5.1 Kesimpulan... 51
5.2 Saran... 51
DAFTAR PUSTAKA 52
Gambar 2.1 torak dari mekanisme engkol ... 3
Gambar 2.2 Pendinginan Motor ... 7
Gfambar 2.3 Mekanisme katup... 8
Gambar 2.4 Mekanisme Pegas Katup ... 9
Gambar 2.5 Mekanisme dudukan katup ... 10
Gambar 2.6 Macam -Macam Susunan Katup ... 11
Gambar 2.7 Mekanisme Pembukaan Katup ... 12
Gambar 2.8 Letak Poros Nok Pada Blok Slinder ... 14
Gambar 2.9 Letak Poros Nok Overhead cam ... 14
Gambar 2.10 Diagram P vs V Siklus Volume Konstan ... 16
Gambar 2.11 Prinsip Kerja Mesin Empat Langkah ... 17
Gambar 2.12 Torak Pada TMB dan TMA ... 19
Gambar 2.13 Diagram Pengaturan Katup Dengan Grafik P vs V... 22
Gambar 2.14 Perjalanan Pembakaran ... 24
Gambar 3.1 Roler Dynotest yang Diputar Roda Belakang ... 32
Gambar 3.2 Katup Standar... 35
Gambar 3.3 Katup Besar ... 35
Gambar 3.4 Persiapan memasang Motor di atas Dynotest ... 36
Gambar 3.5 Pengambilan Data ... 37
Gambar 3.6 Gelas ukur Bahan Bakar ... 38
Gambar 4.3 Torsi Katup Standar dan Modifikasi ... 43
Gambar 4.4 Daya dan Torsi Standar ... 44
Gambar 4.5 Daya dan Torsi Modifikasi... 45
Gambar 4.6 Suhu Exahust ... 47
Tabel 2.1 Pembukaan dan Penutupan Katup... 13
Tabel 4.1 Daya Katup Standar Dan Modifikasi... 41
Tabel 4.2 Torsi katup satandar dan Modifikasi... 42
Tabel 4.3 Daya dan Torsi Standar... 43
Tabel 4.4 Daya dan Torsi Modifikasi... 44
Tabel 4.5 Suhu Exhaust Katup Standar dan Modifikasi... 46
Tabel 4.6 Konsumsi Bahan Bakar Katup Standar... 47
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak
digunakan untuk menggerakkan atau sebagai sumber tenaga dari kendaraan darat.
Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam
silinder, dimana dengan pembakaran campuran udara dan bahan bakar ini akan
timbul panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder
untuk mengembang. Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala
silinder maka tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang kemudian
dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan
kendaraan.
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.
Melihat perkembangan di bidang otomotif yang demikian pesatnya, maka
dalam penelitian ini penulis ingin meningkatkan daya pada motor bakar dengan
cara menganti diameter katup isap dan katup buang dengan ukuran diameter
1.2 Permasalahan
Dari latar belakang di atas maka penulis mencoba untuk memodifikasi
komponen motor 110 cc, yaitu dengan cara mengganti diameter katup standar
menjadi lebih besar baik katup isap maupun katup buang. Perlu diketahui bahwa
motor sebelumya sudah mengalami perubahan yaitu dengan modifikasi pada
noken as, pengantian karburator koil dan knalpot.hal ini banyak diterapkan untuk
kompetisi balap. Untuk itu penulis ingin mengetahui pangaruh penggantian
diameter katup terhadap torsi dan daya yang dihasilkan mesin tersebut, dimana
kondisi standar yang dimaksud adalah kondisi dimana motor dari awal sudah
mengalami pengantian komponen di atas tetapi katup isap dan katup buang masih
dalam ukuran standar sedangkan yang modifikasi hanya mengalami penggantian
katup isap dan katup buang dengan diameter yang lebih besar.
1.3 Tujuan penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui perbandingan unjuk
kerja mesin modifikasi dan mesin standar.
1. Mengetahui perbedaan daya yang dihasilkan dari motor standar dan
motor modifikasi dengan pemgantian diameter katup.
2. Mengetahui perbedaan torsi yang dihasilkan dari motor standar dan
motor modifikasi dengan pemgantian diameter katup.
3. Mengatahui perbandingan konsumsi bahan bakar motor modifikasi dari
BAB II
TEORI MESIN BENSIN
1.2 Tinjauan pustaka
Telah banyak cara yang dilakukan oleh orang untuk meningkatkan daya
mesin bensin. Salah satu cara yang telah diteliti oleh Pandu Sunarendro
mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma adalah memodifikasi motor
bakar 4 langkah-125 cc, yaitu penelitian yang berjudul Peningkatan Unjuk Kerja
Motor Bakar Empat Langkah 125cc. Modifikasi tersebut meliputi berikut,
menambah tinggi angkat katup dari 7,2 mm menjadi 8 mm, memperbesar
diameter katup masuk dan buang dari 23 mm dan 21 mm menjadi 24 mm dan 22
mm.
Dengan penelitian yang telah dilakukan tersebut didapat data sebagai
berikut, daya yang dihasilkan dari motor modifikasi yaitu 13,1148 Ps, lebih tinggi
19,23 % dari daya motor standar yang menghasilkan daya 10,936 Ps, konsumsi
bahan bakar motor modifikasi juga mengalami peningkatan seiring dengan
peningkatan daya. Motor standar 1,784 kg/jam dan motor modifikasi 1,8629
kg/jam. Kenaikan yang terjadi sebanyak 4,423%, memperbesar perbandingan
kompresi dari 9 : 0 menjadi 12,5 : 1.
2.2 Uraian
Motor/mesin adalah bagian utama dari suatu alat atau kendaraan yang
menggunakan mesin penggerak. Motor tersebut merubah suatu jenis tenaga
menjadi tenaga mekanik. Karena tenaga yang dihasilkan inilah alat/kendaraan
Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari
pembakaran campuran udara dan bensin. Energi panas tersebut diperoleh dengan
cara sebagai berikut :
Gambar 2.1 Torak dengan mekanisme engkol.
Silinder
Torak
Batang torak
Poros engkol
Pada saat torak bergerak keatas, campuran tersebut dikompresikan,
akibatnya terjadilah tekanan dan temperature yang tinggi. Selanjutnya api dari
busi dipercikkan sehingga mengakibatkan timbulnya energi panas, akibatnya
terdoronglah torak kebawah, menekan batang torak dan menggerakkan poros
engkol. Gerakan turun-naik (bolak-balik) dari torak diubah menjadi gerak putar
oleh poros engkol. Poros engkol dihubungkan dengan roda belakang melalui
system pemindah daya, sehingga pada saat poros engkol berputar, roda belakang
2.3 Klasifikasi Motor Bensin
Motor bakar diklasifikasikan berdasarkan : susunan dan jumlah silinder,
sistem pendinginan, sistem penyalaan, letak katup, letak poros nok dan jumlah
langkah per proses.
2.3.1 Susunan dan Jumlah Silinder
Pada umumnya motor penggerak yang digunakan pada kendaraan (sepeda
motor) di Indonesia mempunyai satu silinder tetapi adapula yang lebih dari satu,
misalnya 2, 3, 4 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 inline
engine.
2. Motor dengan susunan silinder berbentuk V.
3. Motor dengan susunan silinder berlawanan/horisontal yang sering
disebut pancake engine atau boxer.
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
Jenis yang ketiga adalah motor dengan susunan silinder berlawanan arah
(pancake) adalah motor dimana susunan silindernya saling belawanan arah satu
sama lain. Motor jenis ini dibuat apabila ruangan vertikal yang ada sempit.
2.3.2 Macam-macam Ruang Bakar 1. Hemispherical Combution Chamber
Ruang model setengah bulat (Hemispherical Combution Chamber)
ini mempunyai permukaan yang kecil di banding jenis ruang bakar jenis
yang lain yang sama kapasitasnya. Ini berarti panas yang hilang sedikit
(Efisiensi panas tinggi) di banding model yang lain. Disampig itu
memungkinkan efisiensi pemasukan dan pembuangan lebih tinggi.Ruang
bakar ini lebih sempurna tapi penempatan mekanisme katup yangnya yang
rumit.
2. Wedge type Combution Chamber
Ruang bakar model baji (Wedge type Combution Chamber) ini
kehilangan panasnya juga kecil konstrukasi mekanisme katupnya lebih
sederhana bila dibandingkan dengan ruang bakar model setengah bulat
(Hemispherical Combution Chamber)
3. Bathtup type Combution Chamber
Ruang bakar model bak mandi (Bathtup type Combution Chamber)
konstruksi sederhana dan biaya produksinya murah. Hal ini disebabkan
diameter katupnya lebih kecil, sehingga pada waktu penghisapan bahan
bakar dan pembuangan sisa pembakaran kurang sempurna jika
4. Pent Roof type Combution Chamber
Ruang bakar model Pent Roof ini umumnya digunakan pada mesin
yang jumlah katupnya lebih dari 2 dalam tiap-tiap silinder, yang disusun
sedemikian rupa antara katup dan poros noknya, disebut Pent Roof sebab
membentuk segi empat, baik tegak atau mendatar. Bila dihubungkan ke
titik pusat akan membentuk suatu atap bangunan. Model ini selain
memberi efek semburan yang lebih baikdan cepat terbakar juga
penempatan busi di tengah-tengah ruang bakar.
2.3.3 Sistem Pendinginan
Ada dua macam motor dengan klasifikasi sistem pendinginan ini yaitu
pendinginan dengan cairan (Gambar 2.2A) dan pendinginan dengan udara
(Gambar 2.2B). Sistem pendinginan dengan cairan terutama air pendinginannya
lebih baik dari pada 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 akan mengambil sebagian panas. Bagian-bagian
yang didinginkan biasa dilengkapi dengan sirip-sirip untuk memperluas
penampang yang bersinggungan dengan udara sehingga memperbaiki proses
Gambar 2.2 Pendinginan motor
( Sumber : Suyanto, , 1989, Hal 12 )
2.3.4 Sistem Penyalaan
Ada dua sistem penyalaan yang digunakan untuk menyalakan bahan bakar
didalam silinder (ruang bakar) yaitu dengan bunga api dan dengan udara panas
(udara yang dikompresikan). Motor dengan penyalaan bunga api menggunakan
loncatan bunga api yang dihasilkan oleh busi untuk membakar bahan bakar yang
ada dalam ruang bakar. Motor dengan penyalaan udara panas memanfaatkan
panas udara yang dimampatkan oleh 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.
2.3.5 Katup
Katup terbuat dari baja khusus (special steel), karena katup berhubungan
langsung dengan tekanan dan temperatur yang sangan tinggi. Mekanisme katup
Gambar 2.3 Mekanisme Katup.
( Sumber : Astra Isuzu Training Center )
Katup berfungsi sebagai pintu yang akan memasukan campuran udara dan
bahan bakar keruang bakar dan membuang sisa-sisa pembakaran ke luar. Katup
dibuka dan di tutup oleh Chamshaft (noken as). Pada umumnya besar katup hisap
lebih besar dari pada katup buang hal ini dikarenakan pemasukan campuran bahan
bakan dan udara ke dalam silinder hanya dengan perbedaan tekanan dalam dan luar
silinder. Agar katup dapat menutup rapat pada dudukan katup, maka permukaan
pada sudut katup (valve safe angle) dibuat pada 44,5° atau 45,5°.
Katup yang digunakan untuk penelitian ini berdiameter 28 mm untuk hisap
dan 24 mm untuk buang.semakin lebar diameter katup maka makin luas
permukaan sehingga makin banyak campuran bahan bakar dan udara yang masuk
kedalam ruang bakar semakin banyak campuran bahan bakar dan udara yang
masuk ke ruang bakar maka energi kalor yang tercipta dari hasil pembakaran akan
2.3.6 Pegas Katup
Pegas katup (Valve Spring) digunakan untuk menutup katup. Pada umumnya
mesin menggunakan 1 pegas untuk setiap katupnya, tetapi ada juga mesin yang
menggunakan 2 pegas untuk 1 katup.
Gambar 2.4 Mekanisme Pegas Katup.
( Sumber : Astra Isuzu Training Center )
Penggunaan pegas yang jarak pitch-nya berbeda (Uneved Pitch Spring)
atau pegas ganda (double Spring) adalah untuk mencegah agar katup tidak
melayang. Katup melayang adalah gerakan katup yang tidak seirama dengan
gerakan cam saat putaran tinggi. Pegas dengan jarak picth yang berbeda type
2.3.7 Dudukan Katup
Dudukan katup (valve seat) dipasang dengan cara dipres pada kepala
silinder, valve seat berfungsi sebagai dudukan katup sekaligus memindahkan
panas dari katup ke kepala silinder.
Dudukan katup terbuat baja khusus yang mempunyai sifat karakteristik
tahan panas dan aus. Lebar persinggungan katup adalah : 1,2 sampai 1,8 mm.
Gambar 2.5 Mekanisme Dudukan Katup. ( Sumber : Astra Isuzu Training Center )
2.3.8 Bushing Pengantar Katup dan Oil Seal
Bushing pengantar katup terbuat dari besi tuang dan berfungsi untuk
mengarahkan katup agar dudukan katup tepat pada valve seat. Gerakan katup
yang tidak lembut atau batang katup yang macet pada bushing pengantar katup,
mekanisme tersebut disebut sebagai katup macet (valve stingking).
Oil seal berfungsi untuk mencegah oli mesin masuk ke ruang bakar melalui
bushing katup, bila oil seal rusak maka akan meyebabkan oli masuk ke dalam
2.3.9 Letak Katup
Ada beberapa jenis letak katup atau susunan katup yang dipakai untuk
mengklasifikasikan motor bakar, yaitu : jenis F, I, L ,T dan Over Head Cam.
Jenis F adalah susunan katup mirip dengan bentuk huruf F, dimana satu
katup terletak dibawah dan satu katup yang lain terletak diatas. Jenis I kedua
katupnya berada diatas silinder. Jenis ini biasa dipakai untuk motor dengan
kompresi yang tinggi dan digerakkan dengan satu poros nok. Jenis L di antara
ruang bakar dengan silinder membentuk huruf L dengan susunan katup masuk dan
keluar saling berdampingan pada blok silinder dan hanya pada satu sisi silinder.
Konstruksi ini sangat sederhana namun tidak bisa dipakai pada motor dengan
kompresi yang tinggi. Jenis T adalah mirip dengan jenis L, tetapi katupnya berada
di dua sisi silinder.
Jenis yang paling banyak digunakan adalah jenis overhead cam dimana
mekanisme penggerak katupnya lebih ringkas dan ketepatan pembukaan dan
penutupannya menjadi relatif lebih tepat karena antara poros nok langsung
menyinggung katup. Poros nok pada overhead cam berada pada kepala silinder.
Gambar 2.6 Macam-macam susunan katup
2.3.10 Sistem Pembukaan Katup
Sudah dijelaskan diatas bahwa pada motor bakar torak yang sebenarnya,
katup tidak dibuka dan ditutup sekaligus pada titik matinya. Dengan
menggunakan poros cam, katup itu dibuka dan ditutup secara berangsur-angsur
(Gambar 2.7) tanpa menimbulkan kerugian yang terlalu besar sehingga dapat
menghasilkan kerja per siklus yang maksimum. Hal ini bisa dicapai berdasarkan
eksperimen tetapi pada dasarnya hal itu ditentukan oleh tekanan isap dan tekanan
buang, konstruksi katup dan kecepatan rata-rata torak.
Semua gas pembakaran yang sudah tidak terpakai lagi diusahakan dapat
dikeluarkan selama langkah buang, sedangkan campuran udara dan bahan bakar
diusahakan dapat dimasukkan sebanyak-banyaknya selama langkah isap. Jadi,
bagi setiap mesin itu ditetapkan saat yang tepat kapan katup itu membuka atau
menutup. Tabel 2.1 menunjukkan saat katup isap dan katup buang menutup dan
membuka pada motor bakar torak yang umum dipakai.
Gambar 2.7 Mekanisme pembukaan katup
Tabel 2.1 Saat pembukaan dan penutupan katup isap dan katup buang
( Sumber : Arismunandar, Hal 35 )
2.3.11 Letak Poros Nok
Klasifikasi motor berdasarkan susunan atau letak poros nok (poros kem)
sangat erat hubungannya dengan letak katup. Klasifikasi motor bakar dengan letak
poros nok ini ada dua macam yakni poros nok berada pada blok silinder dan poros
nok yang berada pada kepala silinder (overhead cam). Jenis yang pertama, antara
poros nok dan katup diperlukan alat bantu yang berupa tapet, batang penumbuk,
dan pelatuk (disebut overhead valve). Dengan adanya pengantar ini maka akan
dapat mempengaruhi ketepatan pembukaan dan penutupan katup terutama pada
putaran tinggi. Sedangkan pada jenis yang kedua antara poros nok dan
katup-katupnya berhubungan langsung tidak perlu batang penumbuk (disebut overhead
cam), sehingga dapat mengatasi kelemahan pada jenis pertama. Overhead cam
biasa disingkat OHC, ada dua macam motor dengan susunan overhead cam yang
digunakan yaitu Single Overhead Cam (SOHC) dan Double Overhead Cam
Gambar 2.8 Letak poros nok pada blok silinder
( Sumber : Suyanto, 1989, Hal 18 )
Gambar 2.9 Letak poros nok overhead cam
( Sumber : Suyanto, 1989, Hal 18 )
2.3.12 Jumlah Langkah Tiap Proses
Jumlah langkah per proses 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 tenaga atau 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
2.4 Siklus Motor Otto Empat Langkah
2.4 .1 Siklus Ideal Motor Otto Empat Langkah
Proses termodinamika dan kimia yang terjadi di dalam motor bakar sangat
kompleks untuk di analisis menurut teori. Untuk memudahkan teori tersebut di
asumsikan suatu keadaan yang ideal. Tetapi makin ideal suatu keadaan maka akan
semakin jauh menyimpang dari keadaan sebenarnya. Pada umumnya untuk
menganalisis motor bakar digunakan siklus udara sebagai siklus yang ideal. Siklus
udara menggunakan beberapa keadaan yang sama dengan siklus sebenarnya,
misalnya mengenai :
1. Urutan proses,
2. Perbandingan kompresi,
3. Pemilihan temperatur dan tekanan pada suatu keadaan dan
4. Penambahan kalor yang sama per satuan berat udara.
Pada mesin yang ideal proses pembakaran yang dapat menghasilkan gas
bertekanan dan bertemperatur tinggi itu dimisalkan sebagai proses pemasukan
panas ke dalam fluida kerja di dalam silinder.
Siklus udara volume konstan (siklus Otto) dapat digambarkan dengan grafik
PV seperti yang terlihat pada Gambar 2.10.
Gambar 2.10 Diagram P vs. V siklus volume konstan
Keterangan :
Sifat ideal yang digunakan serta keterangan mengenai proses siklusnya
adalah sebagai berikut :
1. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang
konstan.
2. Langkah isap (0-1) merupakan proses tekanan konstan
3. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropik
4. Proses pembakaran pada volume konstan (2-3) dianggap sebagai
proses pemasukan kalor pada volume konstan.
5. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentropic.
6. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor
pada volume konstan.
7. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan.
8. Siklus dianggap tertutup, artinya siklus ini berlangsung dengan fluida
kerja yang sama.
2.4.2 Prinsip Kerja Motor Empat Langkah
Motor Otto empat langkah / motor bensin menghisap campuran udara dan
bensin sebagai bahan bakar pada saat terjadi langkah isap. Terjadi perubahan
tekanan pada proses kerja di dalam ruang di atas piston. Bila piston berada di
L
V = Volume langkah
s
V = Volume ruang sisa
Bila piston berada di TMA, volume ruang di atas piston adalah yang terkecil
yaitu . Mesin bensin empat langkah menjalani satu siklus yang tersusun atas
empat tahap/ langkah seperti Gambar 2.11 berikut:
s
V
Gambar 2.11 Prinsip kerja mesin 4 langkah
( Sumber : Arismunandar , Hal 8 )
Keterangan :
KI = Katup isap TMA = Titik mati atas
KB = Katup buang TMB = Titik mati bawah
a) Langkah isap
Campuran udara dan bahan bakar dihisap ke dalam ruang bakar. Piston
bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB). Katup isap
terbuka dan katup buang tertutup. Di dalam silinder terjadi kehampaan akibat
gerakan piston ke bawah tersebut. Disebabkan karena adanya tahanan aliran yang
dialami campuran baru yang mengalir melalui sistem isap, maka isiannya tidak
akan semakin rendah sehingga peningkatan daya yang diberikan tidak dapat
sebanding dengan frekuensi putarnya.
b) Langkah kompresi
Kedua katup tertutup. Piston bergerak menuju TMA. Sesaat sebelum piston
mencapai TMA, bunga api dipercikan dan bahan bakar mulai terbakar.
Pembakaran terjadi pada volume hampir tetap (dianggap tetap) sampai tekanan
maksimum. Mesin bensin memerlukan percikan bunga api (spark) untuk
mengawali pembakaran didalam silinder maka sering disebut spark ignition
engine. Bunga api dipercikan dalam ruang bakar sebelum torak mencapai titik
mati atas (TMA), sehingga terjadi pembakaran yang diikuti oleh naiknya energi
kalor gas dalam ruang bakar. Makin kecil ruang terhadap ruang akan
semakin besar pemampatannya. Hal ini sangat tergantung pada perbandingan
pemampatan ( perbandingan kompresi).
s
V VL
Pebandingan pemampatan adalah perbandingan antara dua macam volume, yaitu :
1. Volume di atas piston pada kedudukan TMB
2. Volume di atas piston pada kedudukan TMA (Gambar 2.12)
Gambar 2.12 Isi diatas torak; torak pada TMB, torak pada TMA
Perbandingan pemampatan dinyatakan dengan symbol r, dalam persamaan
Setelah mencapai TMA, piston akan didorong oleh gas bertekanan tinggi
menuju TMB. Tekanan mekanis ini diteruskan ke poros engkol. Penghentian
pembakaran gas terjadi pada TMA atau sedikit sesudahnya. Ini disebabkan oleh
pengembangan gas terbesar akibat suhu tertinggi terjadi pada volume terkecil
( ) sehingga piston mendapatkan tekanan terbesar. Sesaat sebelum mencapai
TMB, katup terbuka, gas hasil pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam
ruang bakar turun dengan cepat.
c
V
d) Langkah buang
Piston bergerak dari TMB menuju TMA serta mendorong gas di dalam
silinder ke saluran buang lewat katup buang. Tidak semua gas bekas dapat
dikeluarkan. Ruang bakar yang kecil ( ) atau perbandingan pemampatan yang
besar akan memperbaiki keadaan tersebut. Di samping itu periode overlapping
mempunyai peranan penting. Periode overlapping adalah periode dimana katup
isap dan katup buang terbuka secara bersamaan yang dikarenakan perpanjangan
pembukaan katup selama proses pengisapan dan pembuangan.
c
V
2.5 Siklus Motor Otto Empat Langkah
Dalam kenyataannya terjadi penyimpangan dari siklus udara (ideal) karena
1. Kebocoran fluida kerja karena penyekatan oleh cincin torak dan katup tidak
sempurna
2. Pembukaan dan penutupan katup tidak tepat di TMA dan TMB karena
pertimbangan dinamika mekanisme katup dan kelembaman fluida kerja.
Kerugian tersebut dapat diperkecil bila saat pembukaan dan penutupan katup
disesuaikan dengan besarnya beban dan kecepatan torak
3. Fluida kerja bukanlah udara yang dianggap sebagai gas ideal dengan kalor
spesifik yang konstan selama proses siklus berlangsung
4. Pada motor bakar torak yang sebenarnya, pada waktu torak berada di TMA,
tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti pada siklus udara, kenaikan
tekanan dan temperatur fluida kerja disebabkan oleh proses pembakaran bahan
bakar dan udara di dalam silinder
5. Proses pembakaran memerlukan waktu (tidak berlangsung sekaligus). Hal ini
mengakibatkan proses pembakaran berlangsung pada volume ruang bakar
yang berubah-ubah karena gerakan torak. Dengan demikian proses
pembakaran harus sudah dimulai beberapa derajat sudut engkol sebelum torak
mencapai TMA dan berakhir beberapa derajat sudut engkol sesudah torak
bergerak kembali dari TMA ke TMB. Jadi proses pembakaran tidak
berlangsung pada volume konstan. Disamping itu pada kenyataannya tidak
pernah terjadi pembakaran sempurna, sehingga daya dan efisiensinya sangat
tergantung pada perbandingan campuran bahan bakar dan udara, Fluida
pendingin diperlukan untuk mendinginkan bagian-bagian mesin yang menjadi
panas akibat proses pembakaran, untuk mencegah kerusakan pada
6. Terdapat kerugian energi kalor yang dibawa oleh gas buang dari dalam
silinder ke udara luar. Energi tersebut tidak dapat dimanfaatkan untuk
melakukan kerja mekanik
7. Terdapat kerugian karena gesekan antara fluida kerja dengan dinding
salurannya.
8. volume untuk motor empat langkah.kesempurnaan bahan bakar dan udara
Berdasarkan hal-hal diatas, bentuk diagram PV dari siklus sebenarnya tidak
sama dengan bentuk diagram siklus ideal. Siklus yang sebenarnya tidak pernah
merupakan siklus volume konstan (untuk motor bensin). Gambar 2.13.
Menunjukkan bentuk diagram PV dari sebuah motor torak 4 langkah yang
sebenarnya.
Gambar 2.13
Hubungan diagram pengatururan katup dengan grafik tekanan dan timing penyalaan
Terdapat kerugian kalor yang disebabkan oleh perpindahan kalor dari fluida
kerja ke fluida pendingin, terutama pada langkah kompresi, ekspansi dan pada
waktu gas buang meninggalkan silinder, perpindahan kalor tersebut karena
terdapat perbedaan temperatur antara fluida kerja dengan fluida pendingin.
2.6 Pembakaran
Pembakaran diawali dengan loncatan api busi pada akhir pemampatan. Pada
keadaan biasa kita mendapatkan pembakaran teratur dimana selalu terdapat dua
tahapan ialah bagian yang tidak terbakar dan bagian yang terbakar, keduanya
dibatasi oleh api pembakaran (fron api). Suhu pembakarannya berkisar antara
2100 K sampai 2500 K.
Pada pembakaran teratur yang lamanya kira-kira tiga milidetik (0,003 s),
terjadi juga perjalanan tekanan teratur diatas piston dan dalam beberapa kasus,
suhu dari gas yang belum terbakar menjadi terlalu tinggi sehingga dapat
menyebabkan pembakaran sendiri dimana sebagian dari isi silinder terbakar
dalam waktu yang sangat singkat (Gambar 2.14). Disebabkan oleh singkatnya
pembakaran, tekanan dalam seluruh ruang bakar tidak sama sehingga terjadi
gangguan keseimbangan, dengan tekanan tinggi setempat.
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 yang berulang-ulang dalam waktu yang lama dapat merusak bagian
ruang bakar, terutama bagian tepi kepala torak tempat detonasi terjadi. Di
campuran bahan bakar dan udara sebelum waktunya. Penyalaan yang terlalu awal
ini dapat mengurangi daya dan efisiensi mesin, sedangkan tekanan maksimum gas
pembakaran juga akan bertambah tinggi.
Detonasi dapat dicegah dengan beberapa cara yaitu :
1. Mengurangi tekanan dan temperatur bahan bakar dan udara yang masuk ke
ruang bakar
2. Mengurangi perbandingan kompresi
3. Memperlambat saat penyalaan
4. Mempertinggi angka oktan bensin
5. Pendinginan gas yang belum terbakar
6. Desain ruang bakar yang sesuai dan kompak sehingga tidak terjadi
pembakaran sempurna..
7. Busi ditempatkan di pusat ruang bakar yaitu di antara katup buang (bagian
yang panas) dan katup isap (tempat kemungkinan besar terdapat campuran
yang kaya)
8. Menaikkan kecepatan torak atau putaran poros engkol untuk memperoleh
arus turbulen pada campuran di dalam silinder yang mempercepat
rambatan nyala api
9. Saluran buang dibuat relatif pendek sehingga bahaya terbakar sendiri akan
berkurang. Dalam hal ini gas yang belum terbakar tidak ada waktu untuk
menaikkan suhunya, karena bersamaan dengan itu api telah memasuki
seluruh ruang bakar. Keadaan menguntungkan ini terjadi bila busi
dipasang di pusat ruang bakar, bila bentuk ruang bakarnya berbentuk
Gambar 2.14 Perjalanan pembakaran normal (a-d) dan selama pembakaran terjadi pembakaran sendiri (e-h)
( Sumber : Berenschot, Hal 60 )
2.6.1Proses Pembakaran
Proses pembakaran dikatakan normal apabila pembakaran didalam silinder
terjadi karena nyala api ditimbulkan oleh percikan bunga-bunga api oleh busi,
dengan bunga api ini 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
Bahan bakar yang dibakar diambil hidrokarbon-nya ( ) dan jika
pembakarannya sempurna maka hasil pembakarannya menjadi dan .
Jadi kalau ditulis dalam persamaan menjadi :
18
Jika pembakarannya sempurna maka jumlah semua bagian kiri sama dengan
jumlah bagian kanan. Maka untuk membalans semua harus tereaksi habis
sehingga :
8
C → 8CO2
Sedangkan balans hidrogennya :
18
H → 9H2O
Karena reaksinya dengan oksigen maka balans oksigen menjadi :
2 1
12 O2 ← 8CO2 + 9H2O
Karena kandungan nitrogen diudara setiap satu mole oksigen akan bersamaan
dengan 3,76 mole nitrogen, maka di dalam proses ini terdapat Nitrogen juga yang
jumlah balansnya adalah :
(
)
22
1 3,76
12 N → 47N2
Sehingga persamaan kimia pembakaran yang sempurna ini menjadi :
2
Persamaan diatas menunjukkan persamaan dari proses pembakaran dimana
hidrokarbon dapat bereaksi seluruhnya menjadi dan yang sering
disebut dengan pembakaran sempurna. Pada persamaan diatas ditunjukkan juga
jumlah udara yang dibutuhkan untuk menjamin pembakaran sempurna.
2
Di dalam kenyataannya, proses pembakaran terjadi dengan campuran bahan
bakar dengan udara tidak seperti campuran teoritis melainkan terlalu banyak udara
atau kekurangan udara dari kebutuhan teoritis. Di bawah ini contoh reaksi kimia
dari pembakaran dimana jumlah udaranya 25% lebih banyak dari jumlah
teoritisnya :
Dari persamaan diatas tampak bahwa kelebihan udara yang diberikan pada
pembakaran akan tetap keluar sebagai udara yang tidak berubah dan tidak
mempengaruhi pembakaran dalam arti hidrokarbon dapat berubah menjadi karbon
dioksida dan air.
2.6.2 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 menjelaskan 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 :
1. Mudah menguap pada temperatur normal
2. Tidak berwarna, tembus pandang dan berbau
3. Mempunyai titik nyala rendah (-10º sampai -15ºC)
4. Mempunyai berat jenis yang rendah (0,60 sampai 0,78)
7. Sedikit meninggalkan carbon setelah dibakar.
b. Syarat-syarat bensin
Kualitas berikut ini diperlukan oleh bensin untuk memberikan kerja mesin
yang baik.
1. Mudah terbakar
Pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking.
2. Mudah menguap
Bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan
campuran udara – bahan bakar dengan tepat saat menghidupkan mesin yang
masih dingin.
3. 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
Nilai oktan (octan number) atau tingkatan dari bahan bakar adalah
mengukur bahan bakar bensin tehadap anti-knock characteristic. Bensin dengan
nilai oktan tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking dibanding
dengan nilai oktan yang rendah.
2.6.2 Proses Penyalaan
Untuk membangkitkan loncatan listrik antara kedua elektroda busi
diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tegangan tergantung
pada beberapa faktor berikut :
1. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara
2. Kepadatan campuran bahan bakar dan udara
4. Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektroda
5. 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.
Pada umumnya disediakan tegangan yang lebih besar untuk menjamin agar
selalu terjadi loncatan api listrik di dalam segala keadaan, misalnya antara
10.000-20.000 volt. Hal ini mengingat juga akan kondisi operasi yang dapat berubah
sebagai akibat keausan 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.
Karena 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
tinggi tidak menguntungkan. Tegangan yang tinggi memerlukan kabel listrik yang
diisolasi secara cermat sehingga harganya menjadi lebih mahal.
Intensitas loncatan api listrik juga ditentukan oleh jarak antara kedua
elektroda busi. Jarak elektroda yang optimum adalah antara 0,6-0,8 mm. Selain itu
penentuan tempat busi di dalam ruang bakar juga penting. Loncatan api listrik
tidak boleh terjadi di tempat lain kecuali di antara kedua elektroda busi. Supaya
selalu terdapat campuran bahan bakar dan udara yang mudah terbakar di antara
kedua elektroda, tempat yang terbaik untuk busi ialah dekat katup isap. Tetapi jika
ditinjau dari kemungkinan terjadinya detonasi, sebaiknya busi ditempatkan pada
bagian yang terpanas, misalnya dekat katup buang.
Pada sistem penyalaan konvenional (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, dengan jumlah
masing-masing silinder kira-kira sama dan dengan hambatan yang sekecil
mungkin.
Bagian-bagian dari sistem pengisian ini adalah penyaring udara, sistem
pengontrol udara, dan saluran pemasukan atau sering disebut dengan intake
Sistem pemasukan bahan bakar ke dalam silinder ada dua macam yaitu
dengan menggunakan karburator atau dengan injeksi pada venturi dan sistem
injeksi bahan bakar yang menyemprotkan bahan bakar dilakukan pada daerah
yang sangat dekat dengan lubang pemasukan ke dalam silinder.
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 tidak mengganggu lingkungan baik yang berupa polusi suara maupun
polusi udara.
Agar sistem pembuangan tidak mempengaruhi daya motor, maka
diusahakan tidak ada tekanan balik yang akan menghambat keluarnya gas bekas
dari dalam silinder. Karena jika gas bekas tersebut terhambat dan tidak terbuang
seluruhnya maka akan mengurangi ruangan untuk gas baru yang masuk ke dalam
silinder, dengan demikian berarti akan mengurangi efisiensi volumetrik motor,
jika efisiensi volumetrik menurun maka daya motor juga akan menurun.
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
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Penelitian Daya dan Torsi
3.1.1 Alat dan Bahan
Alat :
1. Dynotest
Merupakan alat pengukur yang digunakan untuk mengetahui berapa
besar nilai daya dan torsi yang dikeluarkan oleh mesin motor. Dyno test
yang digunakan adalah tipe on well, jadi pemgukuran dilakukan pada
putaran roda dengan cara menempelkan roda belakang dengan roller
inersia yang ada pada dynotest. Alat ini dilengkapi dengan perangkat
komputer yang akan mencatat daya dan torsi yang dihasilkan oleh putaran
roda kemudian dapat mengeluarkan data tersebut dalam bentuk grafik
untuk memudahkan pembacaan hasil pengujian.
2. Sepeda Motor
Sepeda motor yang digunakan sebagai sarana penelitian ini adalah
sepeda motor dengan mesin 4 langkah 110cc. Perlu diketahui bahwa
sepeda motor ini telah mengalami beberapa modifikasi. Bagian mesin
yang telah dimodifikasi adalah . camshaf yang telah dimodifikasi, koil
diganti dengan merek kitaco Saluran buang menggunakan tipe free flow
dan karburator mengunakan tipe VM 26 dan menyesuaikan setingan
karena penggantian beberapa komponen diatas.
Dalam penelitian ini hal tersebut tidaklah menjadi masalah, karena
sepeda motor tersebut hanya sebagai sarana penelitian. Pengambilan data
dilakukan hanya dengan menganti silinder kop yang telah terpasang
katup dengan diameter lebih besar dan inilah data spesifikasi sepeda
motor.
i. Data sepeda motor sebelum dyno test
Tipe mesin : Mesin bensin 4 langkah
ii. Data sepeda motor sesudah dyno test
Karburator : Mikuni VM 26x1
Bahan
3. Katup standar
Katup berfungsi sebagai pintu yang akan memasukan campuran
udara dan bahan bakar keruang bakar dan membuang sisa-sisa
pembakaran ke luar. Katup dibuka dan di tutup oleh Chamshaft (noken-
as). Pada umumnya besar katup hisap lebih besar dari pada katup buang
hal ini dikarenakan pemasukan campuran bahan bakan dan udara ke
dalam silinder hanya dengan perbedaan tekanan dalam dan luar silinder.
Katup ini merupakan katup standar bawaan motor yang mempunyai
diameter inlet 23,5 mm dan outletnya 19 mm. Katup isap biasanya lebih
besar dari pada katup buang, hal ini dikarenakan ketika katup isap
dibuka, campuran bahan bakar dan udara masuk kesilinder hanya
silinder sehingga bahan bakar akan mengalir dari tekanan tinggi menuju
tekanan rendah. Ketika katup buang dibuka pada langkah buang masih
ada tekanan tinggi didalam silinder, gas sisa pembakaran akan ditekan
oleh piston keluar silinder, sehingga katup buang lebih kecil dari katup
isap.
Gambar 3.2 Katup
( Sumber : Astra Isuzu Training Center )
4. Katup diameter besar
Katup ini merupakan katup yang mempunyai diameter inlet 28 mm
dan outlet 24 mm. Yang dimaksud katup diameter besar adalah katup
yang mempunyai ukuran diameter valve head dam valve face yang lebih
besar dari ukuran standarnya. Pemilihan dengan diameter katup 24 mm
dan 28 mm ada beberapa pertimbangan yaitu jika mengunakan diameter
katup yang lebih besar dengan kapasitas mesin yang hanya 110cc sulit
dalam pemasangan katup di kepala silinder yaitu akan terjadi benturan
antar katup, sedangkan untuk diameter yang lebih kecil pengaruh
Katup dengan ukuran besar sekarang sudah banyak dijual di
pasaran tergantung keinginan kita. Ada beberapa hal yang harus di
perhatikan dalam pemilihan diameter katup yaitu, volume silinder dan
profil / bentuk dari silinder head. Ukuran pasangan tiap katup inlet dan
outlet sudah ada standarnya masing – masing. sedangkan untuk
penelitian ini penulis mengunakan katup dengan diameter 28 untuk inlet
dan 24 untuk outlet ukuran tersebut dipilih karena: dengan besar
kapasitas mesin yang hanya 110 cc bahan bakar yang terhisap akan
lebih effisien dari pada mengunakan katup yang lebih besar, biaya
pemasangan katup juga lebih murah. Tujuan dari pemakaian katup
dengan ukuran besar adalah:
1. Meningkatkan efisiensi volumetric
2. Meningkatkan daya
3. Menyempurnakan pembilasan gas buang
Gambar 3.3 katup standar Gambar 3.4 katup besar
3.1.2 Langkah-Langkah Penelitian
Dalam penelitian untuk mendapatkan daya dan torsi ada bbeberapa hal
1. Menaikkan sepeda motor diatas mesin dynotest dan memasangnya dengan
mengikat, sehingga waktu mesin dinyalakan motor tetap diam.
Gambar 3.5 Persiapan memasang motor diatas dynotest
2. Menghidupkan mesin sepeda motor.
3. Pengambilan data dari gigi 3. Masukkan ke gigi 3, (untuk mendapatkan
daya dan torsi) sedangkan gigi 4 hanya digunakan untuk menghaluskan
putaran mesin kemudian mesin diputar gasnya sampai Rpm maksimal.
4. Setelah didapat data daya dan torsi dari katup standar, mematikan mesin
kemudian mangganti head silinder yang sudah terpasang katup dengan
Gambar 3.6 Pengambilan data
3.2 Penelitian Konsumsi Bahan Bakar
Penelitian untuk mendapatkan perbandingan komsumsi bahan bakar yaitu
dengan test uji jalan.
3.2.1 Alat dan Bahan
Alat :
1. Sepeda Motor
Sepeda motor yang digunakan sebagai sarana penelitian ini
adalah sepeda motor dengan mesin 4 langkah 110 cc.
2. Speedo Meter
Alat ini digunakan untuk melihat jarak tempuh yang dapat
ditempuh oleh sepeda motor dengan bahan bakar 100 ml. Speedo
meter yang digunakan adalah speedo meter yang telah terpasang pada
3. Gelas ukur
Digunakan untuk mengukur volume bahan bakar yang akan
dipakai dalam penelitian.
Gambar 3.7 Gelas ukur bahan bakar
4. Botol minun air mineral
Digunakan untuk menampung bahan bakar yang akan diuji.
Agar memudahkan dalam proses pengamatan, maka penulis memilih
botol minum air mineral yang transparan. Sehingga bahan bakar
dapat terlihat masih seberapa.
5. Bahan Bakar
Bahan bakar yang dipakai adalah premium atau bensin
3.2.2 Langkah-Langkah Penelitian
Untuk mendapatkan perbandingan kamsumsi bahan bakar dilakukan
langkah – langkah sebagai berukut :
1. Mengosongkan tangki bahan bakar kemudian mengisinya dengan bahan
bakar bensin sebanyak 100 ml.
2. Mencatat angka awal pada petunjuk kilometer yang ada pada speedo
3. Menghidupkan mesin sepeda motor dan gunakan untuk jalan dengan
kecepatan konstan 40 km/jam, 60 km/jam, dan 90 km/jam.
4. Mencatat angka petunjuk kilometer saat mesin mati karena kehabisan
BAB IV
HASIL DATA DAN PEMBAHASAN
Dalam pengambilan data, penulis mengumpulkan data daya dan torsi dari
mesin Dynotest. Dynotest merupakan alat pengukur yang digunakan untuk
mengetahui berapa besar nilai daya dan torsi yang dikeluarkan oleh mesin motor.
Dynotest yang digunakan adalah tipe on well, jadi pengukuran dilakukan
pada putaran roda dengan cara menempelkan roda belakang dengan roller inersia
yang ada pada dynotest. Alat ini dilengkapi dengan perangkat komputer yang
akan mencatat daya dan torsi yang dihasilkan oleh putaran roda kemudian dapat
mengeluarkan data tersebut dalam bentuk grafik untuk memudahkan pembacaan
hasil pengujian.
Pengambilan data dilakukan pada gigi 3, karena untuk mendapatkan daya
dan torsi maksimal. Gigi empat dianggap sama dengan gigi 3, hanya digunakan
untuk menghaluskan suara dan putaran mesin. Daya dan torsi yang di ambil oleh
peneliti tidak dari putaran rendah tetapi pada sekitar 6000 rpm karena pada gigi 3
penyaluran putaran dan tenaga pada 6000 rpm akan lebih ringan sehingga akan
Gambar 4.1. Roler Dynotest
4.1Daya dan Torsi
Tabel 4.1 Daya katup standar dan torsi katup standar
0
Gambar 4.2 Grafik hubungan daya dan torsi standar
Tabel 4.2 Daya katup modifikasi dan torsi katup modifikasi
0
Day a katup Modif ikasi Torsi Katup Modif ikasi
Gambar 4.3 Grafik hubungan daya dan torsi modifikasi
Table 4.3 Daya katup standard dan daya katup modifikasi
0
Gambar 4.4 Grafik hubungan daya katup standar dan modifikasi
Tabel 4.4 Torsi katup standar dan torsi katup modifikasi
0
Gambar 4.5 Grafik hubungan torsi katup standar dan modifikasi
Dari hasil penelitian didapat daya yang diperoleh dengan menggunakan
katup standar adalah 15,0 hp pada 10000 rpm dan untuk katup modifikasi daya
maksimalnya adalah 16,2 hp pada 10000 rpm. Sedangkan torsi yang didapat dari
hasil penelitin untuk katup standar 12,46 N.m dan 12,81 N.m untuk katup
modifikasi pada 8000 rpm.
Dari hasil dynotest tersebut diketahui bahwa pengunaan katup dengan
diameter lebih besar akan berpengaruh meningkatkan daya dan torsi, hal ini
terkait dengan efisiensi volumetris. Dengan diameter katup inlet lebih besar maka
campuran udara dan bahan bakar akan yang masuk ke ruang bakar juga akan lebih
besar sehingga volume campuran udara dan bahan bakar didalam ruang bakar
meningkat dan bila terjadi pembakaran maka hasil pembakaran juga meningkat
sehingga akan meningkatkan daya dan torsi. Dengan volume campuran udara dan
bahan bakar yang lebih besar maka sisa hasil pembakaran juga meningkat, seiring
katup outlet juga lebih besaragar pembilasan menjadi sempurna. Dengan
perhitungan maka didapat peningkatan mesin sebesar:
( )
Table 4.5 Suhu exhaust katup standar dan modifikasi
0
7000 7500 8000 8500 9000 9500 10000 10500 11000 11500 12000
putaran (rpm)
Gambar 4.6 Grafik hubungan suhu Exhaust dan putaran
Dari hasil dyno test didapat juga suhu exhaust dimana suhu pada katup
standar lebih tinggi dari pada hasil dynotest yang memakai katup besar yaitu pada
suhu rata-rata 240 untuk katup standar dan 180 untuk katup modifikasi.
Hal ini diakibatkan pada penggunaan katup standar bahan bakar yang masuk
keruang bakar tidak sebesar pada katup modifikasi sehingga pendinginanya
kurang dan pembilasan dengan katup standar juga kurang sempurna jika
dibandingkan dengan pemakaian katup berdiameter besar.
C
° °C
4.2 Komsumsi bahan bakar
Dari hasil tes uji jalan komsumsi bahan bakar dihadilkan data sebagai
berikut :
Tabel 4.6 Konsumsi bahan katup standar
Tabel 4.7 Konsumsi bahan bakar katup modifikasi
Gambar 4.7 Grafik hubungan komsumsi bahan bakar dan kecepatan
Dari hasil tes uji jalan komsumsi bahan bakar yang dikomsumsi terjadi
kenaikan pada masing-masing kecepatan yaitu pada :
Dari hasil pengujian didapat bahwa komsumsi bahan bakar dengan
mengunakan katup diameter besar, komsumsi bahan bakar lebih besar. Dari
kecepatan 40 km/jam kenaikan bahan bakar 2.8 %, 60 km/jam adalah 1.9 %, dan
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1KESIMPULAN
Dari penelitian maka dapat disimpulkan :
1. Daya yang dihasilkan dari motor bensin 4 langkah 110 cc adalah 16,1 hp
pada 10000 rpm lebih tinggi 7,3 % dari daya motor sebelum modifikasi
yaitu 15,0 hp pada 10000 rpm.
2. Torsi yang dihasilkan dari motor bensin 4 langkah 110 cc adalah 12,81
N.m pada 8000 rpm lebih tinggi 2,8 % dari motor sebelum modifikasi
yaitu 12,46 N.m pada 8000 rpm.
3. Konsumsi bahan bakar motor bensin 4 langkah 110 cc mengalami
kenaikan pada kecepatan 40 km/jam sebesar 2,8 %, 60 km/jam sebesar 1,9
% dan 90 km/jam sebesar 6 %.
5.2SARAN
Beberapa saran yang penting untuk peneliti yang ingin melanjutkan
penelitian pada bidang sejenis dengan penelitian ini atau yang ingin
mengembangkan penelitian ini.
1. Melakukan penelitian dengan berbagai jenis diameter katup
DAFTAR PUSTAKA
Maleev V. L., Operasi dan Pemeliharaan Mesin Diesel, Erlangga, Jakarta, 1995.
Petrovsky, N., Marine Internal Combustion Engine, Mir Publishers, Moscow Arismunandar Wiranto., Penggerak Mula Motor Bensin,1988
LAMPIRAN