BAB III
METODOLOGI PENGUJIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Pengujian ini dilakukan dibeberapa tempat sebagai berikut:
a. Pengujian kecepatan untuk mendapatkan putaran mesin dilakukan di Jl. Universitas, Universitas Sumatera Utara selama 3 hari.
b. Pengujian perbandingan udara dan bahan bakar dilakukan di bengkel SEBU, Jl. Ringroad Medan selama 1 hari.
c. Pengujian torsi dilakukan di Laboratorium Teknologi Mekanik Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara selama 3 hari.
3.2 Bahan Pengujian
Adapun bahan pengujian yang digunakan adalah : 1. Mesin “MESIN USU”
“MESIN USU” menggunakan mesin yang diadopsi dari mesin pabrikan Honda yaitu mesin dari Honda Revo.
Spesifikasi mesin sebagai berikut :
Tipe mesin : 4 langkah
Diameter x langkah : 50 mm x 55,6 mm
Volume langkah : 109,1 cc
Perbandingan Kompresi : 9,0 : 1
Daya Maksimum : 6,2 kW/7.500 rpm
Torsi Maksimum : 8,6 Nm/5.500 rpm
Kapasitas Minyak Pelumas Mesin : 0,8 lt pada pergantian periodic Kopling Otomatis : Ganda, otomatis, sentrifugal Gigi Transmsi : 4 kecepatan bertautan tetap Pola Pengoperan Gigi : N - 1 - 2 - 3 - 4 – N
Starter : Pedal dan Elektrik
Aki : MF 12 V - 3Ah
Busi : ND U20EPR9S, NGK CPR6EA-9S
Sistem Pengapian : DC-CDI, Battery
Tahun Pembuatan : 2011
Berat Kendaraan : 97 Kg
Setelah mendapat data pengujian dari keadaan standar, perbandingan rasio kompresi dimodifikasi menjadi 11:1 agar mendapat data pengujian dari keadaan setelah modifikasi rasio kompresi
3.3 Alat Pengujian
Adapun alat pengujian yang digunakan adalah : 1. Bahan Bakar
Gambar 3.2 Bahan bakar premium
Premium merupakan nama bahan bakar bensin yang paling umum digunakan di Indonesia, spesifikasi umumnya sebagai berikut:
o Warna kuning o RON 88
o Kandungan timbal (0,013 gr/l - 0,3 gr/l)
o Berat jenis pada suhu 150C (715 kg/m3-780 kg/m3) o Nilai kalor (44400 kJ/kg)
o Harga Rp 4500/liter
b. Pertamax Plus
Pertamax plus merupakan nama bahan bakar bensin yang paling mahal dan paling baik yang digunakan di Indonesia, spesifikasi umumnya sebagai berikut:
o Warna merah o RON 95
o Kandungan timbal maksimum 0,013 gr/l
o Berat jenis pada suhu 150C (715 kg/m3-770 kg/m3) o Nilai kalor (44400 kJ/kg)
o Harga Rp 1080/liter
2. Speedometer
Digunakan untuk mengukur kecepatan kendaraan dalam pengujian
Gambar 3.4 Speedometer
Alat ukur yang digunakan adalah analog speedometer standar bawaan sepeda motor Honda Blade yang memiliki tipikal mesin yang sama dengan Honda Absolute Revo dengan spesifikasi sebagai berikut:
o Daya 12V, Aki MF 3Ah
o Sensor pada putaran roda depan o Batas ukur 0-160 km/jam o Tampilan analog
3. Tachometer
Gambar 3.5 Tachometer
Alat ukur yang digunakan adalah portable digital tachometer dengan spesifikasi sebagai berikut :
o Daya 12V
o Batas ukur 0-9999 rpm dengan ketelitian ± 68 rpm o Stainless steel
4. Hidrolik Dinamometer
Digunakan untuk mengukur torsi dari mesin “MESIN USU”.
Gambar 3.6 Hidrolik dinamometer
penampung memiliki penunjuk atau instrumen untuk menunjukkan besarnya tekanan hidrolis, fluida yang digunakan adalah air. Adapun spesifikasinya sebagai berikut:
o Buatan Tecquipment
o Batas ukur 20Nm, 6000rpm dengan ketelitian ±0.25% o Hidrolik sistem dengan air sebagai absorber
o 1 Katup pengisian/pembebanan dan 1 katup buang o Timbangan torsi analog
5. Timbangan
a. Digunakan untuk mengukur berat pembebanan pada dinamometer
Gambar 3.7 Timbangan digital
Timbangan heles digital tipe EK3252 dengan spesifikasi: - Super presisi dengan sensor tekanan
- Kapasitas maksimum 5kg Auto ON/OFF - Auto zero
b. Digunakan untuk mengukur berat pengendara
Gambar 3.8 Timbangan analog
Timbangan yang digunakan adalah krisbow personal scales dengan spesifikasi sebagai berikut:
- Sensor tekanan analog - Beban maksimum 120 kg
6. AFR Meter
Digunakan untuk mengukur perbandingan udara dan bahan bakar di dalam mesin.
Tipe alat ukur yang digunakan adalah LM-2 AFR meter portabel buatan Innovate Motorsports Amerika.
Spesifikasi: • Daya 12V
• Ketelitian ± 0.29 setelah 500 pengukuran and ± 0,59 setelah 2000 kali pengukuran.
• Wideband O2 kompatibel dengan semua jenis bahan bakar • Single atau dual channel
• OBD-II pindai alat-membaca / DTC jelas dan log hingga 16 saluran CAN OBD-II data
• Log langsung ke SD card
• Data log Playback pada layar dan / atau dengan perangkat lunak logworks
• Layar LCD
• 2 dikonfigurasi analog output linier
• konektor kunci Positif untuk semua koneksi • Inovasi MTS seri IN dan OUT
• USB koneksi ke PC
Tabel 3.1 Standar stoikometeri beberapa bahan bakar[9] :
Bahan Bakar AFR
Gasoline 14.7
LPG (Propane) 15.5
Methanol 6.4
Ethanol 9.0
CNG 17.2
Diesel 14.6
7. Tools
Digunakan untuk melakukan pemasangan dan pembongkaran mesin “MESIN USU” selama pengujian.
Gambar 3.10 Toolbox
Adapun beberapa alat-alat yang digunakan selama pengujian diantaranya adalah sebagai berikut:
o Obeng
o Tang jepit, tang potong dan tang buaya o Kunci-kunci pas dan kunci ring
3.4 Prosedur Pengujian
Prosedur pengujian yang dilakukan adalah sebagai berikut.
1. Setelah modifikasi rasio kompresi menjadi 11:1, Mesin “MESIN USU”dibongkar dan dipasang kembali ke sepeda motor
2. Tachometer dipasang pada sepeda motor
Tabel 3.2 Format pengujian kecepatan terhadap putaran dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus
Jenis Beban
Pengemudi Kecepatan
N
4. Pengujian perbandingan udara dan bahan bakar kendaraan sesuai dengan putaran mesin yang sudah didapatkan dari pengujian sebelumnya dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus.
5. Mesin dibuka dan dipasang pada alat uji torsi untuk melakukan pengujian torsi
6. Alat uji torsi diseimbangkan dengan pemberian beban sebesar 2692 gram 7. Torsi diukur dengan variasi rpm yang sudah didapatkan dengan variasi
bahan bakar premium dan pertamax plus.
8. Mesin dibuka dan rasio kompresi dimodifikasi menjadi 11:1, kemudian prosedur pengambilan data diulang kembali dari awal.
3.5. Bagan Alir Pengerjaan
Adapun prosedur dari pengerjaan dan pengujian yang dilakukan dalam skripsi ini dapat dilihat pada bagan alir berikut ini dapat dilihat pada bagan alir berikut ini
Gambar 3.11 Bagan alir prosedur pengerjaan Mulai
Survei Lapangan dan Studi Literatur
Pemasangan Alat
Pengadaan Alat dan Bahan Bakar
Pengujian Kendaraan
Selesai
Variasi Bahan Bakar Modifikasi Rasio
3.6. Modifikasi Rasio Kompresi
Untuk mendapatkan rasio kompresi yang diinginkan yaitu 11:1, maka mesin yang digunakan dimodifikasi dengan melakukan penggantian piston dan pengurangan packing pada cylinder block dan cylinder head.
Gambar 3.12 Piston lama dan piston baru
Perbedaan piston yang lama dengan yang baru adalah hanya pada ketinggian head pada piston dimana diameter dan tinggi pen piston adalah sama. Piston yang baru mempunyai head yang lebih tinggi daripada piston yang lama. Dengan hanya mengganti piston saja, rasio kompresi adalah bekisar 10 : 1. Oleh karena itu, dilakukan pengikisan packing pada cylinder blok dan cylinder head.
Setelah dilakukan penggantian piston dan pengikisan packing, pengukuran rasio kompresi dilakukan dengan cara manual. Mesin yang akan diukur kompresinya, diletakkan dengan posisi vertikal (tegak) dalam keadaan piston berada dalam posisi TMA (Titik Mati Atas). Kemudian, kepala silinder pada mesin dibuka agar dapat melapisi bagian celah piston dan linner pakai gemuk atau grease. Tujuannya, agar cairan di buret tidak tembus atau mengalir ke crankcase. Sehingga, cairan yang dimasukkan tetap berada di ruang bakar. Kemudian, langkah selanjutnya adalah melapisi bagian celah klep pada cylinder head pakai grease. Kemudian memasang kembali kepala silinder seperti halnya mesin siap pakai. Selanjutnya mengalirkan atau meneteskan cairan yang ada di dalam buret melalui ulir lubang busi di kepala silinder sampai ketinggian lubang ulir busi. Setelah itu, dapat dihitung berapa cc volume cairan yang terpakai untuk mengisi ruang bakar itu. Cairan yang terpakai untuk mengisi ruang bakar adalah cairan yang dimasukkan sampai ketinggian lubang ulir busi yaitu 12,8 cc dikurangi volume ulir pada busi sebesar 0,8 cc, sehingga didapat hasil 12,0 cc. Untuk menghitung rasio kompresinya adalah cairan yang terpakai untuk mengisi ruang bakar ditambah volume silinder total kemudian dibagi volume silinder total.
�
� = 10.9 ��+109 ��BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pengujian Performansi
Pengujian performansi ini dilakukan secara langsung dengan menggunakan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus, beban pengemudi dan kecepatan kendaraan dengan modifikasi rasio kompresi.
Tabel 4.1 Hasil prediksi performansi mesin mobil hemat energi secara teoritis N
(RPM) τ (Nm) �̇� (hp) bsfc (gm/kW-hr) (ηt)b (%)
4.1.1 Torsi
Berikut adalah data hasil pengujian torsi pada mesin sepeda motor dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus, beban dan kecepatan dengan modifikasi rasio kompresi
Tabel 4.2 Hasil pengujian torsi terhadap putaran dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi
4992 8,2
Dengan ketidakpastian pengukuran torsi ±0.25% dan tachometer ±1,91%
Tabel 4.3 Perbandingan persen galat torsi pada bahan bakar premium terhadap kecepatan sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi
Premium (Kompresi 9:1)
Premium
(Kompresi 11:1) Galat/error
6,4 5,1 20,31%
Tabel 4.4 Perbandingan persen galat torsi pada bahan bakar pertamax plus terhadap kecepatan sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi
Pertamax Plus (Kompresi 9:1)
Pertamax Plus
(Kompresi 11:1) Galat/error
5,3 5,3 0,00%
5,5 5,6 1,82%
7,1 7,4 4,23%
7,5 8,1 8,00%
8 8,4 5,00%
5,4 5,4 0,00%
5,5 5,7 3,64%
6,9 6,4 7,25%
7,2 7,5 4,17%
7,8 8,2 5,13%
8,2 8,6 4,88%
5,4 5,4 0,00%
5,6 5,8 3,57%
6,7 6,5 2,99%
7,3 7,6 4,11%
7,9 8,3 5,06%
8,1 8,5 4,94%
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs putaran mesin
Dari tabel dan grafik tersebut dapat dilihat besarnya torsi untuk masing-masing pengujian sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi. Untuk bahan bakar premium (RON 88) sebelum modifikasi rasio kompresi, torsi terendah yaitu sebesar 6,4 Nm dan torsi tertinggi sebesar 8,6 Nm. Untuk bahan bakar premium (RON 88) setelah modifikasi rasio kompresi, torsi terendah yaitu sebesar 5,1 Nm dan torsi tertinggi sebesar 8,6 Nm.
modifikasi rasio kompresi, torsi terendah yaitu sebesar 5,3 Nm dan torsi tertinggi sebesar 8,6 Nm.
Selain karena dipengaruhi putaran dan beban mesin, besar kecilnya torsi dipengaruhi oleh rasio kompresi dan bahan bakar. Semakin tinggi rasio kompresi, nilai oktan bahan bakar yang harus dipakai harus tinggi agar nilai torsi yang didapat lebih besar.
4.1.2 Daya
Berikut data hasil perhitungan daya pada mesin sepeda motor dengan variasi bahan bakar Premium dan Pertamax plus, beban dan kecepatan dengan modifikasi rasio kompresi
Tabel 4.5 Hasil perhitungan daya terhadap putaran dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi
3168 2,09 ± 2,16%
Tabel 4.6 Perbandingan persen galat daya pada bahan bakar premium sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi
Premium (Kompresi 9:1)
Premium
Tabel 4.7 Perbandingan persen galat daya pada bahan bakar pertamax plus sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi
Pertamax Plus (Kompresi 9:1)
Pertamax Plus
(Kompresi 11:1) Galat/error
1,18 1,16 1,69%
Gambar 4.2 Grafik daya vs putaran mesin
(RON 88) setelah modifikasi rasio kompresi, daya terkecil yaitu sebesar 1,07 kW dan daya terbesar adalah 5,37 kW.
Untuk bahan bakar pertamax plus (RON 95) sebelum modifikasi rasio kompresi, daya terkecil yaitu sebesar 1,18 kW dan daya terbesar sebesar 5,24 kW. Untuk bahan bakar pertamax plus (RON 95) setelah modifikasi rasio kompresi, daya terkecil yaitu sebesar 1,16 kW dan daya terkecil sebesar 5,47 kW.
Besar kecil daya mesin bergantung pada besar kecil torsi yang didapat. Daya yang dihasilkan mesin dipengaruhi oleh putaran poros engkol yang terjadi akibat dorongan piston yang dihasilkan karena adanya pembakaran bahan bakar dengan udara. Jika konsumsi bahan bakar dan udara diperbesar maka akan semakin besar daya yang akan dihasilkan mesin.
Untuk kesemua hasil pengujian besarnya daya yang dihasilkan mengalami kecenderungan peningkatan seiring kecepatan kendaraan, pembebanan pengemudi, dan modifikasi rasio kompresi.
4.1.3 Perbandingan Udara dengan Bahan Bakar (AFR)
Berikut data hasil pengujian perbandingan udara dan bahan bakar (AFR) pada mesin sepeda motor dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus, beban dan kecepatan setelah modifikasi rasio kompresi.
Tabel 4.8 Hasil pengujian AFR terhadap putaran dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi.
4884 14,6
Dengan ketidakpastian pengukuran AFR meter ±0,59
Tabel 4.9 Perbandingan persen galat AFR terhadap kecepatan dengan variasi bahan bakar premium setelah modifikasi rasio kompresi
Premium (Kompresi 9:1)
Premium
(Kompresi 11:1) Galat/error
13,2 14,6 10,61%
Tabel 4.10 Perbandingan persen galat AFR terhadap kecepatan dengan variasi bahan bakar pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi
Pertamax Plus (Kompresi 9:1)
Pertamax Plus
(Kompresi 11:1) Galat/error
Gambar 4.3 Grafik AFR vs putaran mesin
Dari tabel dan grafik tersebut dapat dilihat besarnya AFR untuk masing-masing pengujian sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi. Untuk bahan bakar premium (RON 88) sebelum modifikasi rasio kompresi, AFR terkecil yaitu sebesar 13,1 dan AFR terbesar yaitu sebesar 21,6. Untuk bahan bakar premium (RON 88) setelah modifikasi rasio kompresi, AFR terkecil yaitu sebesar 14,1 dan AFR terbesar yaitu sebesar 22,5.
Untuk bahan bakar pertamax plus (RON 95) sebelum modifikasi rasio kompresi, AFR terkecil yaitu sebesar 12 dan AFR terbesar yaitu sebesar 19. Untuk bahan bakar pertamax plus (RON 95) setelah modifikasi rasio kompresi, AFR terkecil yaitu sebesar 13 dan AFR terbesar adalah 20,5.
Semakin tinggi putaran dan beban mesin, maka semakin kecil perbandingan udara dan bahan bakar. Ini disebabkan karena pada putaran dan beban maksimal terjadi proses pembakaran yang sangat cepat dimana diperlukan bahan bakar dengan jumlah besar, sehingga diperlukan udara yang besar pula untuk mengimbangi bahan bakar tadi pada keadaan ideal perbandingan udara dan bahan bakar adalah 14,7.
4.1.4 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)
Berikut data hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) pada mesin sepeda motor dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus setelah modifikaso rasio kompresi.
Tabel 4.11 Hasil perhitungan SFC terhadap putaran dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi
90
Tabel 4.12 Perbandingan persen galat SFC dengan variasi bahan bakar premium sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi
Premium (Kompresi 9:1)
Premium
(Kompresi 11:1) Galat/error 226,16 266,4 17,79%
Tabel 4.13 Perbandingan persen galat SFC dengan variasi bahan bakar pertamax plus sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi
Pertamax Plus (Kompresi 9:1)
Pertamax Plus
268,11 261,01 2,65% 307,96 269,93 12,35% 320,66 282,42 11,93% 315,1 273,43 13,22% 316,38 290,31 8,24% 326,49 281,85 13,67% 276,11 264,21 4,31% 308,11 271,78 11,79% 319,15 281,15 11,91% 321,65 276,65 13,99%
Gambar 4.4 Grafik SFC vs putaran mesin
Dari tabel dan grafik tersebut dapat dilihat besarnya SFC (Specific Fuel Consumption) untuk masing-masing pengujian sebelum dan setelah modifikasi rasio kompresi. Untuk bahan bakar premium (RON 88) sebelum modifikasi rasio kompresi, SFC terkecil yaitu sebesar 224,28 gr/kWh dan SFC terbesar yaitu sebesar 285,36 gr/kWh. Untuk bahan bakar premium (RON 88) setelah modifikasi rasio kompresi, SFC terkecil yaitu sebesar 249,75 gr/kWh dan SFC terbesar yaitu sebesar 284,67 gr/kWh.
4.1.5 Effisiensi Termal
Berikut data hasil perhitungan effisiensi termal pada mesin sepeda motor dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus, kecepatan dan beban dengan modifikasi rasio kompresi
Tabel 4.14 Hasil perhitungan effisiensi termal terhadap putaran dengan variasi bahan bakar premium dan pertamax plus setelah perubahan rasio kompresi
90
Tabel 4.15 Perbandingan persen galat effisiensi termal terhadap kecepatan dengan variasi bahan bakar premium sebelum dan setelah modifikasi rasio
kompresi Premium
(Kompresi 9:1)
Premium
(Kompresi 11:1) Galat/error 36,69 31,38 15,10%
Tabel 4.16 Perbandingan persen galat effisiensi termal terhadap kecepatan dengan variasi bahan bakar pertamax plus sebelum dan setelah modifikasi rasio
kompresi Pertamax Plus
(Kompresi 9:1)
Pertamax Plus
31,18 31,87 2,21% 27,15 31,16 14,77% 25,27 29,46 16,58% 25,88 30,32 17,16% 27,00 29,09 7,74% 26,17 29,46 12,57% 31,18 32,03 2,73% 27,14 30,97 14,11% 26,07 29,6 13,54% 26,53 30,57 15,23% 26,42 28,79 8,97% 25,60 29,66 15,86% 30,27 31,64 4,53% 27,13 30,76 13,38% 26,19 29,73 13,52% 25,99 30,21 16,24%
Gambar 4.5 Grafik efisiensi termal vs putaran mesin
Dari tabel dan grafik tersebut dapat dilihat besarnya efisiensi termal untuk masing-masing pengujian sebelum dan sesudah modifikasi rasio kompresi. Untuk bahan bakar premium (RON 88) sebelum modifikasi rasio kompresi, efisiensi termal terkecil yaitu sebesar 29,29% dan efisiensi termal terbesar yaitu sebesar 36,96%. Untuk bahan bakar premium (RON 88) setelah modifikasi rasio kompresi, efisiensi termal terkecil yaitu sebesar 29,34% dan efisiensi termal terbesar yaitu sebesar 33,47%.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Adapun kesimpulan yang dihasilkan dari pengujian ini adalah :
1. Pada mesin sepeda motor satu silinder berbahan bakar premium, torsi mengalami penurunan sebesar 11,05% setelah modifikasi rasio kompresi, sedangkan torsi dan daya akan mengalami peningkatan sebesar 3,09 ketika menggunakan bahan bakar pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi.
2. Perbandingan udara bahan bakar (AFR) untuk bahan bakar premium mengalami peningkatan sebesar 7,03% setelah modifikasi rasio kompresi, AFR juga mengalami peningkatan sebesar 6,57% ketika menggunakan bahan bakar pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) untuk bahan bakar premium mengalami penurunan sebesar 2,52% setelah modifikasi rasio kompresi, SFC juga mengalami penurunan sebesar 11,13% ketika menggunakan bahan bakar pertamax plus setelah modifikasi rasio kompresi.
4. Effisiensi termal untuk untuk bahan bakar premium mengalami penurunan sebesar 3,10% setelah modifikasi rasio kompresi, sedangkan effisiensi termal mengalami peningkatan sebesar 10,81% ketika menggunakan bahan bakar premium setelah modifikasi rasio kompresi.
5.2 Saran
Adapun saran yang diberikan adalah sebagai berikut.
1. Untuk pengujian selanjutnya, nilai kalor bahan bakar perlu di uji untuk hasil yang lebih baik dan akurat.
2. Pada pengujian selanjutnya, setiap alat ukur yang dipakai untuk pengujian adalah alat ukur yang terbaru dan sesuai agar mendapat hasil yang lebih baik dan akurat.
![Tabel 3.1 Standar stoikometeri beberapa bahan bakar[9] :](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/2709309.1311245/8.595.221.407.500.650/tabel-standar-stoikometeri-beberapa-bahan-bakar.webp)
