A-151
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PERUBAHAN TIPE KARBURATOR
TERHADAP UNJUK KERJA MESIN MOBIL MATARAM PROTO
Apri Rahmadi1, Hary Wibowo2, A. Agung Putu Susastriawan3
1,2,3Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi Industri, IST AKPRIND Yogyakarta
e-mail :[email protected],[email protected], [email protected] ABSTRACT
This research done to determine the effect of changes in the type of carburetor on the engine performance Mataram Proto. Proto Mataram car is energy-efficient three-wheel vehicle made for the purpose of energy-saving vehicles competition. In this study, the two carburetor is used, the first is Mikuni carburetor venturi diameter of 16 mm and the second is the carburetor carburetor venturi Honda GX35 with a diameter of 8 mm. This research was conducted in the automotive laboratory, Institute of Science & Technology AKPRIND Yogyakarta. Testing the engine performance and exhaust emissions done twice, first using 16 mm Mikuni carburetor and the second using a carburetor Honda GX35. Both tests are done at 2000 rpm up to 6000 rpm interval 500 rpm intervals and retrieval of data in the form of power, torque, fuel consumption and exhaust gas emsisi done at the same time on each test. The result is the use of carburetor Honda GX35 lower the average power of 3.47%, 3.43% torque, specific fuel consumption by 14.2%, CO by 28.96%, and 21.02% for HC . However, there was an average increase in the concentration O CO and respectively 35.71% and 0.75%.
Kata kunci : Carburetor, Mataram Proto, Engine Performance, Exhaust Emissions.
PENDAHULUAN
Mataram Proto merupakan sebuah mobil prototip tiga roda dan memiliki bentuk yang futuristik. Mobil ini menggunakan motor bensin sebagai penggeraknya dan menggunakan bahan bakar dengan oktan 95. Mobil ini digunakan hanya untuk keperluan kompetisi kendaraan hemat energi dimana kendaraan tersebut harus menempuh jarak sejauh mungkin dengan menggunakan energi seminimal mungkin. Dalam kompetisi tersebut, terdapat strategi perlombaan yang disebut dengan istilah “kill and run strategy” yang biasa diterapkan oleh peserta lomba untuk meminimalkan konsumsi bahan bakar. Maksud dari istilah tersebut adalah pengemudi kendaraan dapat menghidupkan dan mematikan mesin kendaraan selama pengemudi menjalankan kendaraanya di lintasan. Pada saat mesin dihidupkan, maka kendaraan akan melaju sampai kecepatan tertentu dan jika kecepatan mobil sudah cukup mesin bisa dimatikan dan mobil akan bergerak meluncur. Pada saat mobil meluncur, akan terjadi penurunan kecepatan sehingga mobil akan bergerak melambat. Apabila kecepataan mobil sudah sangat rendah atau mendekati diam, maka mesin mobil dinyalakan kembali. Berdasarkan strategi tersebut, maka diperlukan mesin yang memiliki torsi yang besar pada putaran rendah tetapi hemat bahan bakar.
Sistem bahan bakar merupakan suatu sistem yang sangat penting pada motor bakar.Pada motor bensin bahan bakar dan udara harus bisa bercampur dengan baik sebelum dibakar oleh percikan bunga api dari busi. Sistem bahan bakar mempunyai fungsi utama untuk menyimpan dan menyalurkan bahan bakar serta mengabutkan bahan bakar sebelum bahan bakar tersebut dimasukkan ke dalam silinder. Pada sistem bahan bakar konvensional, proses pengabutan bahan bakar terjadi pada karburator. Karburator berfungsi untuk mengatur pemasukan, pencampuran dan pengabutan bahan bakar ke dalam aliran udara sebelum masuk ke dalam silinder sehingga diperoleh perbandingan campuran antara udara dan bahan bakar yang sesuai dengan kondisi beban dan kecepatan putar poros engkol. Keadaan campuran udara dan bahan bakar sangat berpengaruh terhadap kinerja mesin dan konsumsi bahan bakar. Perbandingan campuran antara udara dan bahan bakar atau disebut dengan AFR (Air to Fuel Ratio) dipengaruhi oleh berbagai macam faktor pada karburator seperti diameter venturi, diamater orifice atau sepuyer dan berbagai perangkat atau sistem tambahan pada karburator.
Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian dua buah karburator yaitu karburator Keihin dengan diameter venturi 16 mm dan karburator Honda GX35 yang berpengaruh pada unjuk kerja mesin mobil Mataram Proto. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pegaruh perubahan tipe karburator terhadap unjuk kerja mesin, konsumsi bahan bakar, dan emisi gas buang mobil Mataram Proto.
A-152 METODE PENELITIAN
Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut : 1. Mobil Mataram Proto
Mobil ini merupakan mobil prototipe yang digunakan pada kompetisi kendaraan hemat energi. Mobil ini memiliki tiga buah roda yaitu dua roda depan dan satu roda belakang. Mobil ini menggunakan rangka baja, bodi dari fiberglass, dan berpenggerak motor bensin. Motor bensin yang digunakan adalah mesin sepeda motor Suzuki nex yang sudah dimodifikasi dengan volume silinder 106 cc, perbandingan kompresi 12,2 : 1, sistem pengapian menggunakan busi ganda CDI ganda, dan menggunakan karburator mikuni dengan diameter venturi 16 mm.
Gambar 1. Mobil Mataram Proto 2. Karburator Honda GX35
Karburator ini memiliki diameter venturi 8 mm yang merupakan karburator yang digunakan pada mesin pemotong rumput merk Honda seri GX35 dengan tipe mesin 4 langkah SOHC 35 cc. Karburator Honda GX35 ini hanya memiliki main-jet saja tanpa dilengkapi dengan pilot jet seperti pada karburator Mikuni.
Pemasangan karburator Honda GX35 pada mesin mobil Mataram Proto memerlukan intake manifold yang harus dimodifikasi agar karburator ini bisa dipasang pada mesin mobil Mataram Proto. Intake manifold yang akan digunakan dalam penelitian ini terbuat dari pipa dan plat aluminium yang dibentuk menjadi seperti intake manifold pada umumnya.
Gambar 2. Karburator Honda GX35 yang Sudah Dipasang 3. Bahan Bakar
Bahan bakar yang digunakan pada penelitian ini adalah bensin Pertamax Plus yang memiliki bilangan oktan riset 95 dan massa jenis 770 Kg/m³ pada suhu 15° C.
4. Tool Set
Tool set merupakan seperangkat alat yang digunakan untuk membongkar dan memasang komponen mesin.
A-153 5. Dinamometer
Dinamometer adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengukur torsi dan daya yang dihasilkan mesin selama mesin bekerja dengan rentang putaran dan beban tertentu. Pengunaan alat ini adalah dengan menempatkan roda belakang mobil Mataram Proto di atas roller dynamometer. Penggunaan ini memerlukan beberapa data yang salah satunya adalah diameter luar roda penggerak dari mobil Mataram Proto.
Gambar 3. Dinamometer 6. Tachometer
Tachometer berfungsi untuk mengukur putaran mesin. Secara umum tachometer dibagi menjadi dua jenis yaitu tachometer analog dan tachometer digital. Tachometer analog akan menampilkan data dengan jarum penunjuk, sedangkan tachometer digital akan menunjukkan data putaran secara digital.
7. Buret
Buret digunakan untuk mengukur volume bahan bakar yang akan digunakan dalam proses pengujian. Buret yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kapasitas 25 ml.
8. Exhaust gas analizer
Exhaust gas analizer berfungsi untuk mengetahui kandungan gas buang. Exhauast gas analizer yang digunakanan pada peneitian ini seperti yang diperlihatkan pada gambar sebagai berikut.
Gambar 4. Exhaust Gas Analyzer 9. Stopwatch
Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu pada proses pengujian. Adapun tahapan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
A-154
Gambar 5. Alur Tahapan Penelitian
Pengambilan data pada penelitian ini dilakukan secara bersamaan, yaitu data daya, torsi, konsumsi bahan bakar, dan emisi gas buang di diambil pada saat yang sama. Pengujian dilakukan dengan cara menempatkan mobil Mataram Proto di atas dinamometer, kemudian menyalakan mesin pada putaran yang sudah ditentukan selama 30 detik. Setelah 30 detik, dilakukan pengambilan data daya, torsi, konsumsi bahan, dan emisi gas buang dari mobil Mataram Proto. Pengujian dilakukan pada kedua jenis karburator dengan putaran mesin 2000 rpm sampai dengan 6000 rpm dengan interval 500 rpm.
PEMBAHASAN
Hasil pengujian unjuk kerja mesin yang meliputi torsi, daya, konsumsi bahan bakar spesifik, dan emisi gas buang ditunjukkan pada tabel 1 di bawah ini.
Tabel 1. Hasil Pengujian Untuk Dua Tipe Karburator
No Putaran Mesin (rpm) Torsi (Nm) Daya (kW) Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Kg/kW.jam)
Emisi Gas Buang
Mikuni GX35 Mikuni GX35 Mikuni GX35
CO (%) HC (ppm) CO2 (%) O2 (%) Mikuni GX35 Mikuni GX35 Mikuni GX35 Mikuni GX35 1 2000 13,88 9,47 2,91 1,98 0,0890 0,0652 3,4 2,58 448 220 2,2 3,1 21,48 25 2 2500 13,98 10,48 3,66 2,74 0,0707 0,0707 2,75 1,55 349 201 2,5 1,5 22,73 25 3 3000 13,07 14,33 4,11 4,50 0,0720 0,0492 3,72 2,36 447 238 2,3 3 21,87 20,23 4 3500 11,51 13,38 4,22 4,91 0,0766 0,0546 3,81 2,92 293 311 2,4 3,4 20,69 20,31 5 4000 13,44 13,51 5,63 5,66 0,0673 0,0555 4,73 2,52 465 279 2,5 4,1 20,04 19,27 6 4500 13,86 13,84 6,53 6,52 0,0552 0,0637 1,58 3,72 163 316 1,9 4,3 16,21 16,46 7 5000 13,77 13,65 7,21 7,15 0,0641 0,0594 4,53 2,85 351 339 3,7 5,4 21,9 21,58 8 5500 13,67 13,67 7,87 7,87 0,0645 0,0551 3,18 0,33 314 172 4,7 6,4 22,16 21,95 9 6000 13,63 13,70 8,57 8,61 0,0647 0,0536 2,58 0,13 299 118 5,4 4,1 22,56 21,31
Untuk memudahkan analisa data hasil pengujian, maka data-data tersebut disajikan dalam bentuk grafik. Grafik hubungan antara parameter yang diukur dengan putaran mesin dapat dilihat pada
Persiapan: Menyiapkan mobil Mataram Proto dengan karburator Mikuni dan Honda GX35 Pengujian: 1. Torsi 2. Daya 3. Konsumsi Bahan Bakar
4. Emisi Gas Buang
Analisa
A-155 gambar 6 sampai 12 berikut ini.
Gambar 6. Grafik Hubungan Daya dan Putaran Mesin
Gambar 7. Grafik Hubungan Torsi dan Putaran Mesin
Gambar 8. Grfik Hubungan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik dan Putaran Mesin 000 001 002 003 004 005 006 007 008 009 010 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm Daya (kW) Putaran Mesin (RPM) 000 002 004 006 008 010 012 014 016 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm Torsi (Nm) Putaran Mesin (RPM) 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 00.000 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm sfc (Kg /kW. jam) Putaran Mesin (RPM)
A-156
Gambar 9. Grafik Hubungan Emisi CO dan Putaran Mesin
Gambar 10. Grafik Hubungan Emisi HC dan Putaran Mesin
Gambar 11. Grafik Hubungan Emisi CO₂ dan Putaran Mesin 0 0,51 1,52 2,53 3,54 4,55 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm Konsentrasi CO (%) Putaran Mesin (RPM) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm HC (ppm) Putaran Mesin (RPM) 0 1 2 3 4 5 6 7 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm CO ₂ (%) Putaran Mesin (RPM)
A-157
Gambar 12. Grafik Hubungan Emisi 0₂ dan Putaran Mesin Gambar 13.
Dari gambar 2, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 mengakibatkan terjadinya penurunan daya yang cukup besar pada putaran mesin 2000 rpm dan 2500 rpm yaitu sebesar 31,96 % dan 25,14 %. Hal ini bisa disebabkan karena karburator Honda GX35 8 mm tidak memiliki pilot-jet seperti pada karburator Mikuni 16 mm yang mengakibatkan sedikitnya jumlah bahan bakar yang masuk ke dalam silinder. Sebaliknya, pada putaran mesin 3000 rpm 3500 rpm terjadi kenaikan daya masing-masing sebesar 9,49 %, dan 16,35 %. Pada putaran mesin 4000 rpm sampai 6000 rpm tidak terjadi perubahan yang signifikan. Secara keseluruhan perubahan tipe karburator dari karburator Mikuni 16 mm menjadi karburator Honda GX35 8 mm mengakibatkan terjadinya penurunan daya rata-rata sebesar 3,47 %.
Dari gambar 3, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 mengkibatkan terjadinya penurunan torsi yang cukup besar pada putaran mesin 2000 rpm dan 2500 rpm yaitu sebesar 31,77 % dan 25,04 %. Sebaliknya, pada putaran mesin 3000 rpm 3500 rpm terjadi kenaikan torsi masing-masing sebesar 9,64 %, dan 16,25 %. Pada putaran mesin 4000 rpm sampai 600 rpm tidak terjadi perubahan yang signifikan. Secara keseluruhan perubahan tipe karburator dari karburator Mikuni 16 mm menjadi karburator Honda GX35 8 mm mengakibatkan terjadinya penurunan torsi rata-rata sebesar 3,43 %.
Dari gambar 4, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 mengakibatkan penurunan sfc sebesar 26,69 % pada putaran mesin 2000 rpm, 31,58 % pada putaran mesin 300 rpm, 28,73 % pada putaran mesin 3500 rpm, 17,51 % pada putaran mesin 4000 rpm, 7,23 % pada putara mesin 500 rpm, 14,55 % pada putaran mesin 5500 rpm, dan 17,10 % pada putaran mesin 6000 rpm. Sebaliknya, pada putaran mesin 4500 rpm terjadi kenaikan sfc sebesar 15,52 %. Pada putaran mesin 2500 rpm tidak ada perubahan sfc. Secara keseluruhan, perubahan tipe karburator Mikuni 16 mm menjadi karburator Honda GX35 mengakibatkan terjadinya penurunan sfc rata-rata sebesar 14,2 %. Penurunan sfc setelah menggunakan karburator Honda GX35 ini bisa diakibatkan karena pengabutan bahan bakar yang lebih sempurna dibandingkan pada saat menggunakan karburator Mikuni 16 mm sehingga dengan jumlah bahan bakar yang sama karburator Honda GX35 bisa menghasilkan daya yang lebih besar.
Dari gambar 4, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 8 mm mengakibatkan terjadinya rata-rata konsentrasi CO sebesar 28,96 %. Penurunan konsentrasi CO ini disebabkan oleh campuran udara dan bahan bakar yang dihasilkan karburator Honda GX35 lebih kurus.
Dari gambar 5, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 8 mm mengakibatkan terjadinya penurunan rata-rata konsentrasi HC sebesar 21,02 %. Penurunan konsentrasi HC ini disebabkan oleh campuran udara dan bahan bakar yang dihasilkan karburator Honda GX35 lebih kurus.
Dari gambar 6, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 8 mm mengakibatkan terjadinya kenaikan rata-rata konsentrasi CO₂ sebesar 35,71 %. Kenaikan
0 5 10 15 20 25 30 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 Karburator Mikuni 16 mm Karburator Honda GX35 8 mm Konsentrasi O ₂ (%) PutaranMesin (RPM)
A-158
konsentrasi CO₂ ini bisa disebabkan oleh pembakaran yang lebih sempurna pada saat menggunakan karburator Honda GX45 8mm.
Dari gambar 7, dapat dilihat bahwa penggunaan karburator Honda GX35 8 mm mengakibatkan terjadinya kenaikan rata-rata konsentrasi O₂ sebesar 0,75 %. Kenaikan konsentrasi O₂ disebabkan oleh pembakaran yang lebih sempurna pada saat menggunakan karburator Honda GX35 8 mm.
KESIMPULAN
Dari hasil penelitian pengaruh perubahan tipe karburator terhadap unjuk kerja mesin mobil Mataram Proto dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut.
1. Perubahan tipe karburator berpengaruh terhadap unjuk kerja mein dan emisi gas buang Mobil Mataram Proto.
2. Penggunaan karburator Honda GX 35 8 mm mengakibatkan terjadinya penurunan daya dan torsi mobil Mataram Proto.
3. Penggunaan karburator Honda GX 35 8 mm mengakibatkan penurunan konsumsi bahan bakar spesifik mobil Mataram Proto.
4. Penggunaan karburator Honda GX 35 8 mm pada mobil Mataram Proto mengakibatkan konsentrasi CO dan HC mengalami penurunan sedangkan konsentrasi CO₂ dan O₂ mengalami peningkatan.
5. Karburator Honda GX35 8 mm dapat diaplikasikan pada mobil Mataram Proto degan syarat daya yang dihasilkan oleh mesin masih mencukupi daya yang dibutuhkan oleh mobil tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
Anonim., 2003, “Part Catalog Honda GX35”, Honda Motor Co Ltd, Japan.
Arifin, Zainal dan Sukoco., 2009, “Pengendalian Polusi Kendaraan”., Alfabeta, Bandung. Arismunandar, Wiranto., 1988, “Motor BakarTorak”., Edisike-empat, Penerbit ITB Bandung.
Bell, A. Graham., 1988, “Four – Stroke Performance Tuning”, 3rd edition, Haynes North America, Inc., 861 Lawrence Drive, Newbury park, California 91320 USA.
Deepak Ranjan Bhola., 2011, “CFD Analysis Of Flow Through Venturi Of A Carburetor”., Final Project of Mechanical Engineering, National Institute Of Technology Rourkela, Rourkela, India. Heriyanto., 2008, “Pengaruh Menurunkan Angka Main-Jet dan Pilot-Jet Karburator Terhadap Unjuk
Kerja Motor 4 Langkah Tipe NF100 D”., Tugas Akhir Teknik Mesin, IST AKPRIND, Yogyakarta.
Heywood, John B., 1988, “Internal Combustion Engine Fundamentals”, McGraw-Hill, Inc., New york. Kreith, F and Berger, S.A., 1999 “Fluid Mechanics”, CRC Press LLC.
Pulkrabek, Willard W., 1997 “Engineering Fundamentals of the Internal Combuastion Engine”, Prentice Hall, New Jersey.
Khovakh, M.,1979, “Motor Vehicle Engines”.,Mir, Moscow.
Moran, Michael J. & Saphiro, Howard N., 2000, Termodinamika Teknik Jilid 2, Terjemahan oleh Yulianto Sulistyo Nugroho & Adi Surjosatyo, 2004, Erlangga, Jakarta
Muhajir, H. Khairul., 2009, “Motor Bakar Torak”, AKPRIND PRESS., Yogyakarta.
Prawoto., 2006, “Optimasi Konfigurasi Mainjet dan Slowjet Karburator Motor Bensin Satu Silinder 97 Cc”., Jurnal Ilmiah Semesta Teknika, Vol. 9, No. 1, 2006, http://portalgaruda.org/index.php?ref=browse&mod=viewarticle& article=10054, 22 April 2014. Ramadhani, Aziz., 2013, “Pegaruh Diameter Venturi Karburator dan Jenis Busi Terhadap Daya Pada
Sepeda Motor Bajaj Pulsar180 DTS-I Tahun 2009”., Skripsi Pendidikan Teknik Mesin, Universitas Negeri Surakarta, Surakarta.
Santoso, Doni., 2008, “Pengaruh Penggunaan Karburator Standar dan Keihin PE 28 Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Serta Emisi Gas Buang”., Tugas Akhir Teknik Mesin, IST AKPRIND, Yogyakarta.
Suardjaja, Made., 2002, “Handout Kuliah Motor Bakar”., Teknik Mesin Fakultas Teknik UGM, Yogyakarta.
Moon, Young-ho and Oh, Young-taig., 2002, “The Experimental Study of Atomization Characteristics of Gasoline Spray Impinging on Glow Plug”, KSME International Journal, Vol. 16 No.2.
Munson, B. R, Young, D. F,Okiishi, T.H., 2002, Mekanika Fluida, Terjemahan oleh Harinaldi & Budiarso, 2003, Erlangga, Jakarta.
