KAJIAN PRESTASI MESIN HONDA GRAND 1995

MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ASETILEN

SKRIPSI

Diajukan Dalam Rangka Menyelesaikan Studi Strata 1

Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

Nama : LANJAR WAHYU DIYONO

NIM : 5250402028

Prodi : Teknik Mesin, S1

Jurusan : Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2007

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Skripsi dengan judul : “Kajian Prestasi Mesin Honda Grand 1995

Menggunakan Bahan Bakar Asetilen”, telah dipertahankan di hadapan sidang

Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Pada Hari :

Tanggal :

Panitia Ujian

Ketua Sekretaris

Drs. Supraptono, M.pd Basyirun, S.Pd, MT. NIP. 131474226 NIP. 132094389

Pembimbing I Anggota Penguji :

Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd. 1. Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd. NIP. 131411088 NIP. 131411088

Pembimbing II 2. Widya Aryadi, MT. NIP. 132232151

Widya Aryadi, MT. 3. Basyirun, S.Pd, MT. NIP. 132232151 NIP. 132094389

Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang

Prof. Dr. Soesanto, Mpd.

iii

NIP.130875753 MOTTO DAN PERSEMBAHAN

MOTTO

1. ”Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu lalai (lengah) karena harta

benda dan anak-anakmu dari pada mengingat Allah, barang siapa memperbuat

demikian itu, maka mereka orang yang merugi”.

(Q.S. Al-Munaafiqun ayat 9).

2. ”Sesungguhnya disamping kesukaran ada kemudahan. Apabila engkau telah

selesai mengerjakan suatu urusan maka kerjakan urusan yang lain dengan

sungguh-sungguh. Dan hanya kepada Tuhanmu, hendaknya kamu berharap”.

(Q.S. Al-Insyirah 6-8)

3. Semua orang pasti memiliki pilihan, pertimbangkan dengan seksama dalam

menentukan pilihan tersebut agar tidak menyesal kelak.

4. Keyakinan dan kesungguhan adalah spirit menuju sebuah keberhasilan.

PERSEMBAHAN

1. Ayah dan Ibu yang tercinta.

2. Saudara-saudara yang selalu dekat di hati.

3. Kekasihku yang selalu menjadi inspirasi dalam hidup.

4. Teman-teman seperjuangan.

5. Almameter.

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan

hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Kajian

Prestasi Mesin Honda Grand 1995 Menggunakan Bahan Bakar Asetilen”.

Skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1 guna

memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik

Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan

bimbingan dari berbagai pihak penelitian ini tidak akan terlaksana dengan baik.

Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :

1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

3. Bapak Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd, selaku Dosen Pembimbing I yang telah

bersedia meluangkan waktunya dalam memberikan bimbingan dan

pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.

4. Bapak Widya Aryadi, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah bersedia

mencurahkan waktunya serta memberikan bimbingan dan pengarahan dalam

penyusunan skripsi ini.

5. Bapak Basyirun, S.Pd, MT, selaku Dosen Penguji yang bersedia memberikan

informasi dan petunjuk dalam skripsi ini.

6. Bapak dan Ibu yang telah memberikan segalanya serta segala perhatiannya.

7. Kakak-kakak yang telah memberikan semangat, arahan serta perhatian.

8. Kekasihku yang selalu memberikan semangat moral dan dorongan sehingga

skripsi ini cepat terselesaikan dengan baik.

9. Semua teman-teman Teknik Mesin S1 Angkatan 2002 tanpa terkecuali yang

bersedia membantu, menemani dan memberi informasi serta keterangan-

keterangan dalam menyusun skripsi ini.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah

membantu terselesaikannya skripsi ini.

v

Tidak ada yang dapat penulis berikan sebagai ungkapan balas budi selain doa

semoga Allah SWT. memberikan balasan atas segala kebaikannya. Penulis telah

berusaha sebaik-baiknya untuk menyelesaikan skripsi ini dan berharap semoga

skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak yang berkepentingan kelak.

Dengan hati ikhlas dan tangan terbuka dinantikan pendapat, kritik dan saran

yang bersifat konstruktif demi menambah wawasan dan pengetahuan penulis.

Semarang, Februari 2007

Penulis

vi

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................. ii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ....................................................................... iii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... iv

DAFTAR ISI........................................................................................................ vi

DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN ...................................................... viii

DAFTAR TABEL................................................................................................ x

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi

DAFTAR GRAFIK.............................................................................................. xii

DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................ xiii

ABSTRAK ........................................................................................................... xiv

BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1

A. Latar Belakang .................................................................................... 1

B. Rumusan Permasalahan ...................................................................... 2

C. Pembatasan Masalah ........................................................................... 2

D. Tujuan Penelitian ................................................................................ 3

E. Manfaat Penelitian .............................................................................. 3

F. Sistematika Penulisan ......................................................................... 4

BAB II. LANDASAN TEORI ............................................................................ 5

A. Siklus Termodinamika Dari Mesin Torak........................................... 5

B. Siklus Nyata (Actual) Mesin Empat Langkah..................................... 7

C. Parameter Prestasi Mesin .................................................................... 11

D. Teori Pembakaran ............................................................................... 21

E. Fenomena Pembakaran ....................................................................... 28

F. Teori Kinetik Gas................................................................................ 30

G. Differential Dynamometer .................................................................. 36

vii

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 47

A. Desain Penelitian................................................................................. 47

B. Variabel Penelitian .............................................................................. 48

C. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 49

D. Metode Pengumpulan Data ................................................................. 49

E. Teknik Analisis Data........................................................................... 58

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.................................. 60

A. Hasil Penelitian ................................................................................... 60

B. Perhitungan ......................................................................................... 62

C. Pembahasan......................................................................................... 72

BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 76

A. Simpulan ............................................................................................. 76

B. Saran.................................................................................................... 77

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 78

LAMPIRAN .........................................................................................................79

DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN

viii

A = Luas penampang (m2)

c = Kecepatan gerak tali (m/s2)

C = Konstanta (tetapan)

D = Diameter silinder (cm)

Ek = Energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal

F = Gaya dorong torak (kgf)

Harga bb = - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000 cc atau 0,723 kg)

- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4 kg atau 21 kg/cm2)

h = Jarak perpindahan F (m)

K = Konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/°K

L = Langkah torak (cm)

mbb = Volume bahan bakar yang dikonsumsi (cm3)

mf ekonomi = Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)

mf = Konsumsi bahan bakar (Kg/h)

m = Massa bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

n = Jumlah molekul gas

N = Jumlah pertikel

N = Putaran motor (rpm)

na = Kecepatan putar ring gear (m/s2)N = Jumlah silinder

nb, nc = Kecepatan putar masing- masing poros out put (m/s2)

No = Bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol

P = Daya motor (HP)

P = (2N / 3V) . Ek °T = 2Ek/3K

R = K . No : 8,31 )/mol. °K

r = Panjang lengan poros engkol (m)

Sfc ekonomi =Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)

Sfc = Specific fuel consumtion (Kg/HP-h)

s = Jarak perpindahan W (m)

T = Suhu (°K)

T = Torsi motor (kgf.m)

ix

t = Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

U = Energi dalam gas ideal = energi total gas ideal

Vrb = Volume ruang bakar (cm3)

Vs = Volume silinder (cm3)

v = Kecepatan gerak sumbu pulley (m/s2)

v = Kecepatan rata-rata partikel gas ideal

V = Volume (m3)

V = Total displacement (cm3)

DAFTAR TABEL

x

Tabel 2.1. Spesifikasi Bahan Bakar Premium...................................................... 23

Tabel 2.2. Sifat Fisika Dan Kimia Asetilen ......................................................... 24

Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Dengan Menggunakan Bahan Bakar Premium 61

Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Dengan Menggunakan Bahan Bakar Asetilen . 61

Tabel 4.3. Perhitungan Data Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Premium.... 67

Tabel 4,4. Perhitungan Data Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Asetilen..... 67

DAFTAR GAMBAR

xi

Gambar 2.1. Siklus Mesin Torak Dengan Panas Ditambahkan Pada Volume

Konstan .......................................................................................... 6

Gambar 2.2. Siklus Empat Langkah ................................................................... 7

Gambar 2.3. Diagram Indikator Dari Mesin Karburator Empat Langkah Dalam

Koordinat p-ϕ. .............................................................................. 9

Gambar 2.4. Diagram Indikator Dari Mesin Karburator Empat Langkah Dalam

Koordinat p-V ................................................................................ 10

Gambar 2.5. Konsep Torsi .................................................................................. 12

Gambar 2.6. Silinder Displacement .................................................................... 15

Gambar 2.7. Diagram Kesetimbangan Panas Motor .......................................... 18

Gambar 2.8. Tabung Asetilen ............................................................................. 25

Gambar 2.9. Regulator........................................................................................ 26

Gambar 2.10. Alat Pemisah Aliran Bahan Bakar ................................................. 28

Gambar 2.11. Pembakaran Normal Dan Pembakaran Sendiri.............................. 29

Gambar 2.12. Hubungan Antara Tekanan Dan Volume....................................... 34

Gambar 2.13. Hubungan Antara Volume Dan Temperatur.................................. 35

Gambar 2.14. Jenis-Jenis Differential Gear.......................................................... 37

Gambar 2.15. Konstruksi Differential Gear Mobil .............................................. 38

Gambar 2.16. Konsep Straight-Line Differential ................................................. 38

Gambar 2.15. Kesetimbangan Pada Pulley Dan Tali............................................ 40

Gambar 2.16. Komponen Utama Differential Dynamometer............................... 46

Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian. ............................................................... 57

xii

DAFTAR GRAFIK

Grafik 2.1. Hubungan Antara Tekanan Dan Volume.......................................... 33

Grafik 2.2. Hubungan Antara Volume Dan Temperatur ..................................... 34

Grafik 2.3. Hubungan Antara Tekanan Dan Temperatur .................................... 35

Grafik 4.1. Putaran Mesin Terhadap Torsi .......................................................... 68

Grafik 4.2. Putaran Mesin Terhadap Daya .......................................................... 69

Grafik 4.3. Putaran Mesin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Secara Ekonomi . 70

Grafik 4.4. Putaran Mesin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Secara

Ekonomi ............................................................................................ 71

DAFTAR LAMPIRAN

xiii

Lampiran 1. Surat Penetapan Dosen Pembimbing Skripsi .................................. 78

Lampiran 2 Surat Permohonan Ijin Penelitian .................................................... 79

Lampiran 3. Data Penelitian................................................................................. 82

Lampiran 4. Perhitungan Data Hasil Penelitian................................................... 84

Lampiran 5. Dokumentasi Penelitian................................................................... 94

ABSTRAK

xiv

Lanjar Wahyu Diyono, 2007. “Kajian Prestasi Mesin Honda Grand 1995 Menggunakan Bahan Bakar Asetilen”. Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd dan Widya Aryadi, MT. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui prestasi mesin Honda Grand 1995 meliputi besarnya torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar terhadap putaran dengan menggunakan bahan bakar asetilen. Manfaat penelitian adalah untuk memberikan informasi tentang torsi, daya dan konsumsi bahan bakar terhadap putaran dengan menggunakan bahan bakar asetilen yang dihasilkan oleh motor bensin empat langkah satu silinder khususnya pada Honda Grand 1995.

Penelitian secara eksperimental dengan menggunakan analisis deskriptif. Pengambilan data menggunakan sepeda motor Honda grand 1995 standar, hasilnya berupa data gaya pada load cell diukur dari penarikan puli differential dynamometer, putaran mesin serta waktu konsumsi yang kemudian diolah menghasilkan data torsi, daya dan konsumsi bahan bakar secara ekonomi.

Hasil penelitian dengan menggunakan bahan bakar premium adalah torsi tertinggi sebesar 0,7535 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm, dengan daya 5,7835 HP, konsumsi bahan bakar secara ekonomi termurah sebesar 1599,210 Rp/h pada putaran mesin 3000 rpm, dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi teririt sebesar 479,554 Rp/HP-h pada putaran mesin 5500 rpm. Penggunaan bahan bakar asetilen dengan hasil torsi tertinggi sebesar 0,7926 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm, dengan daya 6,0836 HP, konsumsi bahan bakar secara ekonomi (nyata) termurah sebesar 4928,806 Rp/h pada putaran mesin 3000 rpm, teori 4688,280 Rp/h dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (nyata) teririt sebesar 1220,616 Rp/HP-h pada putaran mesin 5500 rpm, teori 1161,050 Rp/HPh.

Simpulan dari penelitian ini pada penggunaan bahan bakar asetilen bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar premium adalah terjadi kenaikan torsi maksimum sebesar 5,90 % pada putaran mesin 4500 rpm, dengan daya 5,90 %, konsumsi bahan bakar secara ekonomi (nyata) minimum sebesar 162,4 %, teori 149,6 % dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (nyata) 147,8 %, teori 135,7 %. Perhitungan pada penggunaan konsumsi bahan bakar secara ekonomi pada bahan bakar asetilen secara nyata terhadap teori terjadi kenaikan sebesar 5,1 %.

Kata kunci : Asetilen

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini mengalami

pertumbuhan yang sangat pesat. Sejak hadirnya revolusi industri di dunia dengan

ditemukannya mesin uap kemudian mesin otto dan mesin diesel manusia seakan-

akan berlomba melakukan penelitian untuk menemukan teknologi yang bertujuan

memudahkan mobilitas manusia, tak terkecuali perkembangan teknologi di bidang

otomotif.

Meningkatnya teknologi di bidang otomotif terutama di sektor kendaraan

bermotor mengakibatkan kebutuhan premium sebagai bahan bakar meningkat,

baik jumlah maupun kualitasnya. Data dan informasi dari sektor perhubungan

menyebutkan bahwa jumlah kendaraan bermotor rata-rata pertahun mengalami

peningkatan yang cukup signifikan yaitu mencapai lebih dari 13 % pertahun,

sedangkan konsumsi dunia akan minyak bumi adalah sekitar 50 juta barrel

perhari.

Kebutuhan manusia akan bahan bakar premium semakin meningkat

seiring meningkatnya jumlah kendaraan. Hal ini tentunya akan membutuhkan

persediaan bahan bakar premium yang lebih banyak. Namun bahan bakar minyak

di Indonesia saat ini akan semakin berkurang (langka) dan mahal. Pemikiran lebih

lanjut untuk masalah ini adalah dengan menggunaan bahan bakar alternatif pada

kendaraan diluar bahan bakar minyak. Salah satu bahan bakar alternatif yang

2

digunakan pada penelitian ini adalah asetilen. Bahan bakar asetilen sangat

dibutuhkan untuk memberikan kepastian prestasi mesin pada motor yang berupa

torsi, daya dan konsumsi bahan bakar.

Berdasarkan penjelasan di atas, sepanjang pengetahuan dan kemampuan

peneliti, maka peneliti tertarik mengadakan penelitian dengan mengambil judul

KAJIAN PRESTASI MESIN HONDA GRAND 1995 MENGGUNAKAN

BAHAN BAKAR ASETILEN dengan alat ukur differential dynamometer.

B. RUMUSAN PERMASALAHAN

Berdasarkan latar belakang masalah yang diuraikan dapat diketahui bahwa

penggantian bahan bakar premium dengan asetilen akan mempengaruhi prestasi

mesin kendaraan yang berupa torsi, daya dan konsumsi bahan bakar. Masalahnya

adalah untuk mengetahui seberapa jauh perubahan prestasi mesin dari motor

bakar. Bertolak dari masalah tersebut perlu diketahui pengaruh pemakaian asetilen

sebagai bahan bakar pengganti premium.

C. PEMBATASAN MASALAH

Dalam penelitian ini, pembatasan masalahnya adalah sebagai berikut :

1. Pengujian dilakukan pada mesin bensin 4 langkah merk Honda Grand 1995 di

Laboratorium Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang

2. Hanya melakukan perbandingan prestasi mesin antara bahan bakar premium

dengan asetilen yang berupa torsi, daya dan konsumsi bahan bakar.

3

D. TUJUAN PENELITIAN

Berdasarkan dari permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan penelitian

ini adalah sebagai berikut :

1. Mengetahui perbandingkan prestasi mesin Honda Grand 1995 pada

penggunaan bahan bakar premium dengan asetilen yang berupa torsi, daya dan

konsumsi bahan bakar spesifik.

2. Mengetahui perbandingan konsumsi bahan bakar asetilen yang berupa

perhitungan secara kenyataan dengan teori.

E. MANFAAT PENELITIAN

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan ini, maka diharapkan

penelitian ini dapat diambil manfaatnya, antara lain :

1. Memberi masukan bagi kalangan akademisi, praktisi dan pihak terkait

khususnya tentang penggunaan bahan bakar asetilen terhadap torsi, daya dan

konsumsi bahan bakar yang dihasilkan oleh motor bensin empat langkah satu

silinder.

2. Sebagai informasi yang penting bagi teknisi dalam rangka usaha peningkatan

teknologi khususnya di bidang otomotif.

3. Sebagai literatur pada penelitian yang sejenisnya dalam rangka pengembangan

teknologi bidang konversi energi.

4. Sebagai alternatif bagi pemilik kendaraan untuk menggunakan bahan bakar

asetilen.

4

F. SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk mempermudah dan memahami penulisan skripsi ini disusunlah

skripsi dalam tiga bagian, yaitu bagian awal, isi, dan akhir.

Bagian awal skripsi terdiri dari halaman judul, halaman pengesahan, motto

dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar lambang dan singkatan, daftar

tabel, daftar gambar, daftar grafik, daftar lampiran, dan abstrak.

Bagian isi skripsi terdiri dari 5 bab, yaitu : Bab I Pendahuluan berisi

tentang latar belakang, rumusan permasalahan, pembatasan masalah, tujuan

penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. Bab II Landasan Teori

berisi teori dasar yang berhubungan dengan motor bahan torak dan prestasi mesin.

Bab III Metodologi Penelitian berisi desain penelitian, variable penelitian, tempat

dan waktu penelitian, metode pengumpulan data, diagram alur penelitian dan

teknis analisis data. Bab IV Hasil Penelitian berisi hasil penelitian, perhitungan

data hasil penelitian terhadap torsi, daya dan konsumsi bahan bakar. Bab V

Simpulan dan Saran berisi simpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang

dapat mendukung pengembangan dalam penelitian selanjutnya.

Bagian akhir skripsi berisi tentang daftar pustaka dan lampiran-lampiran

yang mendukung penjelasan di dalam pembahasan.

BAB II

LANDASAN TEORI

Tujuan dari mesin pembakaran dalam (internal combustion engines)

adalah untuk menghasilkan tenaga mekanik dari energi kimia yang ada di dalam

bahan bakar. Dalam internal combustion engines energi dilepas oleh pembakaran

atau oksidasi bahan bakar di dalam mesin. Transfer kerja untuk menghasilkan

output tenaga yang diinginkan terjadi secara langsung antara fluida kerja dan

komponen mekanik mesin.

A. Siklus Termodinamika dari Mesin Torak

1. Umum

Asumsi yang digunakan dalam siklus termodinamika.

a. Dalam silinder mesin, jumlah medium kerja konstan dan beroperasi dalam

siklus tertutup. Dalam kondisi nyata akan merupakan siklus terbuka

dimana keluaran dari gas dari siklus sebelumnya harus dibuang dari

silinder mesin dan medium kerja yang baru dimasukkan.

b. Panas diterima dari luar pada waktu tertentu dari siklus dengan

pembakaran terjadi secara sempurna. Dalarn siklus nyata panas merupakan

hasil dari reaksi kimia dari bahan bakar dengan oksigen dalam udara. Hal

ini merupakan proses pembakaran yang komplek dan bahan bakar yang

tidak teroksidasi secara sempurna akan menyebabkan kerugian panas.

c. Kapasitas panas dari medium kerja dalam silinder adalah konstan dan

6

tidak tergantung dari temperatur. Kenyataannya kapasitas panas berubah-

ubah dan tergantung dari perubahan temperatur dan medium kerja.

d. Proses kompresi dan ekpansi terjadi tanpa pertukaran panas dengan

lingkungan (proses adiabatis). Kenyataannya perbedaan temperatur antara

medium kerja dengan dinding silinder untuk kedua proses, dan juga

perbedaan panas antara blok kepala silinder dan puncak piston akan

menyebabkan pertukaran panas dan menghasilkan kerugian panas.

[Sumber: Khovakh,M,1979:25].

2. Siklus dengan penambahan panas pada volume konstan (siklus Otto).

Gambar 2 menunjukkan siklus dalam koordinat p-V dan T-s dimana panas

diterima dan dibuang hanya pada volume konstan.

Gambar 2.1 Siklus mesin torak dengan panas ditambahkan pada volume konstan. [Sumber : Khovakh, M, 1979: 29]

Dalam siklus ini proses kompresi (garis ac) dan ekpansi (garis zb) terjadi

tanpa perubahan panas dengan lingkungan (dq = 0). Panas 1q diterima pada

volume konstan. Demikian juga dengan pembuangan panas 2q pada volume

7

konstan.

B. Siklus Nyata ( Actual ) Mesin Empat Langkah.

Motor bakar 4 langkah adalah motor bakar yang menyelesaikan siklusnya

(1 kali pembakaran) dalam dua kali putaran engkol. Proses kerja motor 4 langkah

adalah sebagai berikut:

Gambar 2.2 Siklus empat langkah [Sumber : Obert, Edward F, 1950: 2]

1. Langkah hisap

Campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam mesin (katup masuk

terbuka).

2. Langkah kompresi

8

Untuk menaikkan temperatur campuran (kedua katup tertutup).

3. Penyalaan dan selanjutnya pembakaran dari campuran homogen pada akhir

langkah kompresi, dengan panas dilepaskan sehingga menaikkan temperatur

dan tekanan gas, piston kemudian bergerak ke bawah pada expansion atau

power stroke (kedua katup tertutup).

4. Langkah buang

Penyapuan dalam silinder agar terbebas dari gas pernbakaran (katup buang

terbuka). [Sumber : Obert,Edward F, 1950: 1]

Data yang menggambarkan proses-proses secara terpisah ataupun

kombinasi serta efisiensi mesin dari siklus nyata diperoleh secara ekperimental

dengan bantuan diagram indikator yang mencatat perubahan tekanan di dalam

silinder dan besarnya karakteristik tertentu lainnya sebagai fungsi dari perubahan

volume (dalam koordinat pV) atau sudut rotasi/waktu dari poros engkol (dalam

koordinat p-ϕ atau p-t). Untuk mesin putaran tinggi, diagram indikator diperoleh

dengan peralatan pencatat respon cepat (sinar katodha oscilloscope dengan

piezoquartz dan penguat arus yang akan timbul ketika tekanan dalam silinder

berubah). [Sumber : Khovakh,M,1979: 77]

9

Gambar 2.3 Diagram indikator dari mesin karburator empat langkah dalam koordinat p-ϕ. I- katup masuk terbuka, 2- katup masuk tertutup, 3- penyalaan,

4- katup buang terbuka, 5- katup buang tertutup. [Sumber : Khovakh,M, 1979: 74]

10

Gambar 2.4 Diagram indikator dari mesin karburator empat langkah dalam koordinat p-V. a-diagram siklus, b- plot perubahan sudut engkol terhadap

perubahan piston, c-diagram pengeluaran gas. [Sumber : Khovakh, M, 1979: 76]

Dalam mesin karburator (gambar 2.4) katub masuk terbuka sesaat sebelum

titik mati atas (titik 1) dan menghisap bahan bakar dan udara seperti yang

digambarkan garis 1-5-a-2. Suplai campuran akan berhenti pada saat katup masuk

tertutup (titik 2). Campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam silinder

akan bercampur dengan hasil pembakaran dari siklus sebelumnya yang tersisa di

dalam silinder dan membentuk campuran kerja yang akan dikompresi setelah

langkah hisap. Titik 3 pada diagram indikator menunjukan waktu

penyalaan/pengapian. Pembakaran juga berlangsung dalam beberapa tingkat pada

langkah ekpansi. Pembuangan gas dimulai ketika katup buang terbuka. Pada

11

keadaan ini tekanan di dalam silinder lebih besar dari tekanan atmosfer dan

mulailah proses pembuangan gas dari silinder melalui katup buang. Proses

pembuangan terjadi pada garis 4-1-5 dan berakhir pada saat katup buang tertutup

yaitu pada titik 5.

C. Parameter prestasi mesin

Secara praktis prestasi mesin ditunjukan oleh torsi dan daya. Parameter ini

relatif penting untuk mesin dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat

pembebanan. Daya poros maksimum menggambarkan sebagai kemampuan

maksimum mesin. Torsi poros maksimum pada kecepatan tertentu

mengindikasikan kemampuan untuk rnemperoleh aliran udara (atau campuran

udara dengan bahan bakar) yang tinggi yang masuk ke dalam mesin pada

kecepatan tersebut. Sewaktu mesin dioperasikan pada waktu yang lama konsumsi

bahan bakar dan efisiensi mesin menjadi sangat penting. [Sumber : Heywood,John

B,1988 : 823]

1. Torsi

Gaya putaran/puntiran (torsi) merupakan harga yang ditunjukkan oleh

momen motor pada out put poros engkol (crank shaft). Torsi merupakan perkalian

antara gaya yang dihasilkan dari tekanan hasil pembakaran pada torak dikalikan

dengan jari-jari lingkar poros engkol. Hal ini berarti besarnya torsi motor

dipengaruhi oleh dua hal pokok yaitu jari-jari lingkar poros engkol dan gaya

akibat tekanan hasil pembakaran. Motor dengan jari-jari lingkar poros engkol

lebih besar akan menghasilkan torsi yang besar pula, demikian halnya dengan

12

gaya hasil pembakaran yang sangat dipengaruhi oleh faktor kesempurnaan

pembakaran. Semakin sempurna pembakaran suatu motor maka torsi yang

terbangkit akan semakin maksimal. Bila radius tenaga yang bekerja adalah ’r’ (m)

dan tenaga yang diberikan adalah ’F’ (kgf) maka momennya adalah T = F.r

(kgf.m). Bila kita memerlukan momen yang lebih besar maka kita harus

memperpanjang jarak dari pusat ke tenaga atau memperbesar gaya yang bekerja

pada pusat tenaga. Seperti yang terdapat pada sebuah motor bahwa tekanan

pembakaran yang terjadi pada torak diteruskan keporos engkol melalui batang

torak, dan ’r’nya adalah panjang lengan poros.

Gambar 2.5 Konsep torsi [Sumber : Dasar-Dasar Automobil, 1990: 13]

Torsi yang dihasilkan motor diteruskan ke roda-roda penggerak dan

dijadikan tenaga yang dapat memutar roda-roda kendaraan. Torsi yang dihasilkan

oleh sebuah motor dapat dihitung dengan rumus :

T = F x r (2-1)

Keterangan :

T : Torsi motor (kgf.m).

13

F : Gaya dorong torak (kgf)

r : Panjang lengan poros engkol (m)

2. Daya Motor

Untuk mengangkat suatu benda dengan ketinggian atau jarak tertentu

membutuhkan kerja yang sama tanpa memperhatikan kerja tersebut dilakukan

dalam 1 detik, 1 jam maupum 1 tahun. Laju kerja yang dilakukan dalam satuan

waktu disebut dengan daya. Jadi jika ΔW dilakukan dalam selang waktu Δt maka

daya rata-rata P dapat didefinisikan sebagai berikut :

waktuSelangdilakukanyangKerjaratarataDaya =−

ΔtΔWP = (2-2)

Daya motor diukur dari berapa besarnya kerja yang dilakukan oleh motor

tersebut pada waktu tertentu, umumnya daya dihitung dalam 1 detik 75 m-kg

( 1 Horse Power).

Bila tenaga kuda adalah jumlah kerja motor yang disalurkan dalam waktu

tertentu, torsi dapat dijadikan sebagai ukuran kerja yang dilakukan oleh suatu

motor. Dalam menghitung daya motor biasanya daya (horse power) dinyatakan

per detik, kecepatan putaran per menit, dan torsi dalam Nm sehingga dapat ditulis

dalam persamaan sebagai berikut :

60752

xnTP π

= (2-3)

Keterangan :

14

P : Daya motor (HP)

T : Torsi motor (kgf.m)

N : Putaran motor (rpm)

751 : Faktor konversi satuan kgf-m menjadi satuan HP

602π : Faktor konversi kecepatan putar (rpm) menjadi kecepatan

translasi (m/detik)

Daya pada sebuah motor dapat dipengaruhi oleh ukuran diameter silinder,

langkah torak, perbandingan kompresi serta rendemen-rendemen (efisiensi).

Dalam memperjelas hal tersebut seperti diuraikan dibawah ini (Dasar-Dasar

Automobil, 1990:11)

a. Volume Silinder (Displacement)

Diameter silinder dan langkah torak merupakan dua faktor penting

dalam menentukan kemampuan motor. Hal ini karena banyak sedikitnya

bahan bakar yang dibakar oleh motor tergantung dari volume silinder yang

mana volume ini tergantung dari besarnya diameter silinder dan panjang

langkah torak. Langkah torak dihitung dari jarak antara titik mati atas

dengan titik mati bawah. Semakin besar diameter silinder dan langkah torak

berarti semakin banyak bahan bakar yang bisa dibakar sehingga tenaga yang

dihasilkan akan besar pula.

15

Gambar 2.6 Silinder displacement [Sumber : Heywood, John B, 1989: 9]

Harga volume silinder dapat ditentukan dengan persamaan dibawah ini :

( ) NLV D ... 22π= (2-4)

Keterangan :

V : Total displacement

D : Diameter silinder

L : Langkah torak

N : Jumlah silinder

Pada umumnya displacement yang besar maka jumlah campuran

bahan bakar dan udara yang dihisap ke dalam silinder akan lebih banyak,

tekanan pembakaran bertambah sehingga tenaga yang dihasilkan akan lebih

besar pula.

16

b. Perbandingan Kompresi

Perbandingan kompresi (compression ratio) diukur dengan banyaknya

campuran bahan bakar dan udara yang dapat masuk ke dalam silinder

selama langkah hisap (volume silinder), yang di pampatkan pada langkah

kompresi. Volume sisa pada bagian atas silinder bila torak sudah mencapai

titik mati atas (volume ruang bakar). Perbandingan kompresi adalah

perbandingan antara volume silinder ditambah dengan volume ruang bakar

dan dibagi dengan volume ruang bakar. Perbandingan kompresi yang

dipertinggi menyebabkan tekanan pembakaran akan bertambah besar

namun tidak boleh melebihi batasan tertentu karena akan mengakibatkan

terjadinya knocking yang akan menurunkan daya mesin.

VrbVrbVsKompresianPerbanding +

= (2-5)

Keterangan :

Vs : Volume silinder (cm3)

Vrb : Volume ruang bakar (cm3)

Pada umumnya perbandingan kompresi untuk motor bensin 8 sampai 11.

c. Efisiensi Volumetric dan Efisiensi Pengisian

(Volumetric Effisiensi dan Charging Effisiensi)

Berdasarkan teori besarnya tenaga hasil pembakaran dipengaruhi jumlah

campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam silinder selama

langkah hisap. Pada kenyataanya jumlah campuran yang dihisap oleh motor

berbeda dan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain; tekanan, suhu,

17

gas-gas sisa dan waktu kerjanya katup-katup. Hal inilah yang menyebabkan

perencanaan kemampuan pemasukan yang sesungguhnya (actual intake

performance), efisiensi volumetric dan efisiensi pengisian digunakan

sebagai ukuran rata-rata.

Bila suhu absolut dan tekanan masing-masing adalah T dan P dan

keadaan standart T0 = 150 dan P0 = 760 mm Hg, efisiensi volumetric dan

efisiensi pengisiannya sebagai berikut :

TdanPpadavolumelangkahdalamcampBeratTdanPpadabenudaracampBerat

langkahVolumeTdanPpadabenudaracampVol

effisiensiVolumetricvolumetricEfisiensi

.sin&.

sin&..

=

=

00

00

.sin&.

&&..)arg(

TdanPpadalangkahvolumedalamcampBeratTdanPpadabenudaracampBerat

langkahVolumeTPkedirubahTPpadadihisapyangcampVol

effisiensiingChpengisianEfisiensi

=

=

Hasil perhitungan efisiensi volumetric tidak akan diperoleh tanpa

terlebih dahulu mengetahui tekanan dan suhu dari keadaan pemasukan,

tetapi pada efisiensi pengisian volume absolut campuran udara dan bensin

dapat diselesaikan sebab kondisi standarnya telah diketahui.

Harga efisiensi pengisian berbanding langsung dengan out put mesin

sehingga akan lebih baik jika dibuat sebesar mungkin. Harga efisiensi

mencapai 100% tidak memungkinkan karena adanya tahanan sistem hisap

dan efek-efek gas buang, harga umumnya berkisar antara 65 – 85%.

Efisiensi pengisian hanya bisa ditingkatkan jika menggunakan pendorong

gas (super charger).

18

d. Efisiensi Thermis (Thermal Effisiensi)

Efisiensi thermis dari motor adalah perbandingan antara panas yang

diberikan dengan panas yang dirubah kedalam pekerjaan efektif. Misalkan

panas yang dihasilkan dari pembakaran campuran udara bahan bakar yang

dimasukkan kedalam silinder adalah Q1 Kcal dan panas yang hilang pada

dinding silinder serta bagian-bagian lainnya adalah Q2 Kcal.

1

21

QQQThermisEfisiensi −

= (2-6)

keterangan diatas Q1 – Q2 Kcal adalah tenaga nyata yang digunakan.

Gambar 2.7 Diagram kesetimbangan panas motor [Sumber : Dasar-Dasar Automobil, 1990:13]

e. Efisiensi Mekanis

Sebagian gaya indikasi tiap langkah kerja digunakan untuk proses motor

itu sendiri. Pemakaian tenaga lain untuk melawan tahanan gesek dari

bearing, piston dan komponen-komponen mesin lainnya. Semua tenaga

yang hilang akibat gaya-gaya di atas disebut dengan kerugian gesek (Nf)

dimana :

Ne= Ni + Nf (2-7)

Exhaust gas loss 34%

Cooling loss 32%

Effective work 25%

Mechanical loss6%

Pumping loss 3%

19

Kerugian gesek sulit diukur secara tepat, pendekatan yang umum

dilakukan pada mesin putaran tinggi adalah menggunakan dynamometer.

Kecepatan mesin, setting throttle, temperatur pelumas dan tekanan atmosfir

dijaga dalam kondisi yang stabil selama pengujian. Kesalahan umum yang

terjadi pada metode ini adalah gaya tekanan gas pada piston dan ring piston

selama pengujian lebih rendah dari kondisi mesin di lapangan.

Perbandingan tenaga pengereman yang dihasilkan mesin dan daya

indikasi disebut dengan effisiensi mekanik mη dimana :

i

f

i

em N

NNN

−== 1η (2-8)

Tenaga untuk siklus kerja engine termasuk dalam kerugian gesek,

efisiensi mekanik tergantung pada desain posisi throttle sesuai putaran

mesin. Pada mesin-mesin modern efisiensi mencapai 90% pada 1800-2400

rpm, menurun menjadi 75% pada putaran maksimal.

3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc)

Besarnya daya dan torsi suatu motor merupakan hasil dari pembakaran

campuran bahan bakar dan udara dalam ruang silinder / bakar. Banyaknya bahan

bakar dan udara yang dirubah menjadi daya ditunjukkan dalam satuan berat

kilogram. Hal ini berarti banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor

dibandingkan daya yang dihasilkan dalam tiap satuan waktu akan didapatkan

besaran yang disebut dengan konsumsi bahan bakar spesifik (specific fuel

consumtion/ sfc).

20

Tingkat pemakaian bahan bakar dalam suatu motor baik ataupun buruknya

akan ditentukan dengan banyaknya bahan bakar yang diberikan dan tenaga kuda

(daya) yang dihasilkan saat itu. Hal itulah yang berbeda dengan pemakaian bahan

bakar saat motor berjalan, tidak selamanya dapat dikatakan bahwa motor-motor

dengan volume silinder (displacement) yang besar akan berarti pemakaian bahan

bakarnya tinggi/boros.

Nilai konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) dapat dihitung dengan rumus

sebagai berikut :

)/......(.......... hHPKgPxtmbbsfc −= (2-9)

Keterangan :

sfc : Specific fuel consumtion (Kg/HP-h)

mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

mf : Konsumsi bahan bakar (Kg/h)

P : Daya out put (HP)

t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

Pada penelitian ini perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik dihitung

secara ekonomi dengan mengetahui bahan bakar yang dijual di pasaran yaitu pada

bahan bakar premium dengan harga Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg dan pada

bahan bakar asetilen dengan harga Rp 150.000,- tiap 4 kg atau 21 kg/cm2.

Sehingga rumus yang di dapat adalah

)/......(..........arg hHPRpPxt

abbmbbxhekonomisfc −= (2-10)

21

Keterangan :

Sfc ekonomi : Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)

mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg)

- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau 21kg/cm2)

P : Daya out put (HP)

t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar secara ekonomi yaitu dengan

cara volume bahan bakar yang dikonsumsi dikalikan dengan harga bahan bakar

kemudian dibagi dengan waktu yang dibutuhkan. Dengan rumus yaitu

)/......(..........arg hRpt

abbmbbxhekonomimf = (2-11)

Keterangan :

mf ekonomi : Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)

D. Teori Pembakaran

1. Bahan Bakar

Hampir semua jenis bahan bakar saat ini diturunkan dari minyak bumi.

Secara prinsip komponen minyak adalah hidrokarbon. Antara lain jenis parafins/

alkana dengan rumus kimia CnH2n+2, napthenes / cyclanes dengan rumus kimia

CnH2n, hidrokarbon aromatic CnH2n-6, dan olefins CnH2n [Sumber : Mathur, ML,

R.P Sharma, 1980: 232].

22

Sifat alamiah dari bahan bakar adalah sebagai berikut:

a. Volatility ( penguapan) adalah kamampuan menguap dari bahan bakar

pada temperatur tertentu dalam proses distilasi.

b. Titik nyala adalah temperatur tertentu diniana bahan bakar dapat terbakar

tanpa bantuan percikan api.

c. Specific gravitasi merupakan perbandingan berat jenis bahan bakar

terhadap acuan tertentu ( berat jenis air atau udara).

d. Nilai bakar adalah jumlah energi yang terkandung dalam bahan bakar.

2. Premium

Premium merupakan campuran hidrokarbon parafin, olefin, napthenes,

dan aromatic. Komposisi premium bervariasi tergantung pada sumber minyak

bumi dan proses refining.

Premium mempunyai temperatur nyala minimum 360°C. Premium

dipasaran mernpunyai mempunyai angka oktan RON (Research Octan Number)

minimal 88, MON (Motor Ocian Number) 83-90, LHV 44585 kJ/kg, (A/F)s 14,6,

berat jenis 0,723 gr/cm3. [Sumber : Ahadiat, Nur:38]

Biasanya untuk meningkatkan angka oktan dari premium ditambahkan zat

anti knock seperti TEL (Tetra Ethyl Lead) dan TML (Tetra Methyl Lead) yang

merupakan aditif anti knock yang sangat efisien. Tetapi senyawa ini mengandung

logam berat (timbal) yang sangat berbahaya pada kesehatan manusia.Berikut ini

adalah spesifikasi bahan bakar premium :

23

Tabel.2.1 Spesifikasi bahan bakar premium

BATASAN METODE TEST SIFAT SATUAN MIN MAKS ASTM LAIN Angka Oktan Riset RON 88,0 D-2699 Kandungan Timbal (Pb) Gr / lt 0,30 D-3341 Distilasi : 10% Vol. Penguapan 50% Vol. Penguapan 90% Vol. Penguapan

°C °C °C

88

74 125 180

Titik Didih akhir °C 205 Residu %Vol 2,0 Tekanan Uap Reid pada 37,8°C kPa 62 D-323

Getah Purwa Mg/100ml D-381 Periode Induksi Menit 240 D-525 Kandungan belerang %massa 0,20 D-1266 Korosi Bilah Tembaga 3 jam / 50°C No.1 D-130

Uji Doctor atau Negatif IP 30 Belerang Mercaptan °C 0,0020 D-3227 Warna Kuning Visual Kandungan pewarna Gr/100lt 0,113

(Anonim,1998) 3. Asetilen

Asetilen adalah gas yang tidak berwarna, mudah terbakar, dengan bau

mirip bawang putih. Asetilen adalah gas sintetis yang diproduksi dari reaksi

kalsium karbid dengan air, dan disimpan dalam silinder yang berisi cairan aseton.

Asetilen diperoleh lewat reaksi kimia dalam bentuk gas. Karena berbentuk

gas, maka asetilen memerlukan perlakuan khusus, terutama dalam penyimpanan

dan penggunaannya. Agar lebih fleksibel dalam penggunaanya gas asetilen

disimpan dalam tabung, yang dapat dipindah-pindah dan mudah penggunaannya.

Asetilen (C2H2) diperoleh dengan cara mereaksikan CaC2 (kalsium

karbida) dengan air. Karbid atau CaC2 adalah senyawa kimia antara CAO (kapur)

dan C ( karbon). Sehingga menghasilkan gas hidrokarbon yang diperoleh dari

24

unsur-unsur kapur, karbon, dan air. Persamaan reaksi pembuatan C2H2 :

CaO + 3C CaC2 + CO Batu kapur Karbon Karbid Karbon Monoksida

CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 Kalsium Karbid Air Asetilen Kapur Tohor

[Sumber : Arifin, 1997 : 86]

Reaksi kimia dari pembakaran asetilen dengan oksigen adalah

2 C2H2 + 5 O2 4 CO2 + 2 H2O Asetilen Oksigen Karbon Dioksoda Air

Asetilen disimpan dalam tabung asetilen yang didalamnya diisi dengan

alat bahan berpori seperti kapas sutera tiruan atau asbes yang berfungsi sebagai

penyerap aseton. Aseton adalah bahan dimana asetilen dapat larut dengan baik

dan aman dibawah pengaruh tekanan. Berikut ini adalah sifat fisika dan kimia gas

asetilen :

Tabel 2.2. Sifat fisika dan kimia gas asetilen

Uraian Simbol / Besaran Simbol Molekul C2H2 Berat Molekul 26,04 Relative density pada 32°F dan 1 atm 0,906 Spesific gravity dari cairan pada -112°F 0,613 Spesific volume dari gas pada 1 atm cuft/lb pada 70°F 14,7 Titik sublimasi pada tekanan 1 atm -118°F Titik didih pada tekanan 10 psig -103°F Titik lebur pada tekanan 10 psig -116°F Panas latent penguapan pada titik triple 264 Btu/lb Panas specific (cp) pada 60°F dan tekanan 1 atm 0,383 Cp/cv pada 60°F dan tekanan 1 atm 1,26 Panas pembakaran kotor 1451 Btu/cuft Panas pembakaran kritis 1407 Btu/cuft Tekanan kritis 907°F Temperatur kritis 96,8°F Kelarutan dalam air pada 32°F 1,7 vol/vol Kelarutan dalam air pada 32°F 1,1 vol/vol

(Othmer Kirk,1963)

25

Gambar 2.8 Tabung Asetilen

Keluarnya gas asetilen pada tabung dapat diatur dengan alat yang disebut

regulator. Regulator adalah alat atau perlengkapan dari tabung gas yang berfungsi

sebagai alat untuk mengatur besarnya tekanan kerja. Besarnya tekanan kerja dapat

diatur dengan cara mengatur katup. Pada regulator terdapat dua buah alat

pengukur tekanan yang disebut manometer yaitu manometer tekanan isi dan

manometer tekanan kerja. Tugas utama regulator adalah menurunkan tekanan

tinggi gas pada tabung ke tekanan kerja yang sesuai dan mempertahankan tekanan

kerja yang stabil meskipun tekanan pada tabung berubah-ubah. Tekanan kerja

asetilen yang dipakai pada penelitian ini adalah 0,075 – 0,2 kg/cm2.

26

Gambar 2.9 Regulator

Untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor pada

penelitian ini maka diperlukan alat pemisah aliran bahan bakar khusus yang dibuat

oleh peneliti.Alat ini berguna untuk memisahkan aliran bahan bakar premium dan

asetilen.Pada penelitian ini bahan bakar premium dan asetilen di operasikan secara

sendiri-sendiri.

27

Bagian-bagian dari alat pemisah aliran bahan bakar adalah

a. Intake manifol dibuat bercabang berfungsi untuk aliran bahan bakar

premium dan asetilen

b. Stop kran pipa ukuran 1”terdapat dua buah yang masing-masing berfungsi:

1. Untuk aliran campuran bahan bakar premium dan udara

2. Untuk aliran campuran bahan bakar asetilen dan udara

c. Kran aliran gas asetilen berfungsi untuk mengatur besar kecilnya gas yang

dimasukkan ke intake manifol

d. Corong berfungsi sebagai tempat untuk anemometer agar tidak terjadi

kebocoran aliran udara yang masuk

e. Busur derajat terdapat tiga buah yang masing-masing berfungsi :

1. untuk mengetahui pembukaan kran asetilen

2. untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran asetilen dan udara

3. untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran bahan bakar

premium dan udara

f. Fiber paking dibuat ulir terdapat dua buah yang berfungsi untuk

menghindari kebocoran pada campuran bahan bakar dan udara yang

melewati intake manifol.

g. Dobble nepel ukuran ¾” terdapat empat buah yang berfungsi sebagai

penghubung antara stop kran dengan fiber paking dan untuk menyamakan

diameter dalamnya intake manifol.

h. Jarum penunjuk terdapat tiga buah yang berfungsi untuk menunjukkan

derajat pembukaan kran.

28

Gambar 2.10 Alat pemisah aliran bahan bakar

E. Fenomena Pembakaran

Pembakaran normal adalah proses pembakaran dimana sumber api hanya

berasal dari percikan api busi dan nyala api menyebar keseluruh ruang bakar

secara seragam dan dengan kecepatan yang normal. [Sumber : Heywood, John

B,1988: 375]. Pembakaran ini dimulai sesaat sebelum akhir langkah pemampatan

dan diakhiri sesaat setelah melewati titik mati atas. Pada pembakaran ini suhu

ruang bakar akan mencapai 2100 K hingga 2500 K [Surnber : Arends, BPM&

Berenschot, 1980: 60].

Pembakaran tidak normal adalah pembakaran dimana nyala api tidak

dimulai dari percikan api busi tetapi dari titik panas pada permukaan ruang bakar

baik sebelum penyalaan ataupun sesudah penyalaan. Pembakaran tidak normal

dapat dikelompokan menjadi dua bagian yaitu: spark knock dan surface ignition.

Spark knock adalah suara bising yang ditimbulkan oleh pembakaran sendiri dari

campuran bahan bakar dengan udara yang berada di depan nyala api normal dan

29

hal ini terdengar secara berulang-ulang. Spark knock dapat dikurangi dengan

mengatur waktu pengapian. Surface ignition adalah pembakaran dari campuran

bahan bakar dengan udara akibat katup yang overheat, deposit pada ruang bakar

yang menyala dan adanya hot spot pada ruang bakar. Surface ignition dapat terjadi

sebelum pengapian normal (pre ignition) ataupun setelah pengapian normal (post

ignition). [Sumber : Heywood, John B,1988: 450 ]

Gambar 2.11 Pembakaran normal dan pembakaran sendiri [Sumber : Arends, BPM & Berenschot, 1980: 60]

Dalam pembakaran normal, pembakaran terjadi secara teratur yang

lamanya kira-kira tiga milidetik dan perjalanan tekanan terjadi secara teratur di

atas piston seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.8. a s/d d.

Dalam pembakaran tidak normal seperti yang diperlihatkan pada gambar

30

2.11 e s/d h, sebagian dari isi silinder terbakar dalam waktu yang sangat singkat

(sepersepuluh sampai seperlima puluh milidetik). Disebabkan oleh singkatnya

pembakaran, tekanan dalam seluruh ruang pembakaran tidak dapat sama sehingga

terjadilah gangguan keseimbangan (dengan tekanan tinggi setempat). [Sumber :

Arends, BPM& Berenschot, 1980: 61].

F. Teori Kinetik Gas

Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum.

Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada

sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat

tersebut.

1. Sifat Gas Umum

a. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.

b. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih

kecil.

2. Sifat Gas Ideal

a. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang

senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang

yang kecil.

b. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel,

sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.

c. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding

tempatnya adalah elastis sempurna.

31

d. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.

3. Persamaan Gas Ideal dan Tekanan (P) Gas Ideal

P V = n R T = N K T (2-12)

n = N/No (2-13)

Keterangan :

T : Suhu (°K)

R : K . No : 8,31 )/mol. °K

N : Jumlah pertikel

P : (2N / 3V) . Ek °T = 2Ek/3K (2-14)

Keterangan :

V : Volume (m3)

n : Jumlah molekul gas

K : Konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/°K

No : Bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol

4. Energi Total (U) dan kecepatan (v) Gas Ideal

Ek = 3KT/2 (2-15)

U = N Ek = 3NKT/2 (2-16)

Keterangan :

Ek : Energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal

U : Energi dalam gas ideal = energi total gas ideal

v : Kecepatan rata-rata partikel gas ideal

Jadi dari persamaan gas ideal dapat diambil kesimpulan:

a. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.

32

b. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki

gas.

c. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel

gas.

d. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha .

e. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh

partikelnya.

Dari persarnaan gas ideal PV = nRT, dapat di jabarkan:

a. Pada (n, T) tetap, (isotermik)

berlaku Hukum Boyle:

PV = C

33

Grafik 2.1 Hubungan antara tekanan dan volume [Sumber : Wps Prenhall]

34

Gambar 2.12 Hubungan antara tekanan dan volume [Sumber : Wps Prenhall]

b. Pada (n,P) tetap, (isobarik)

berlaku Hukum Gay-Lussac:

V/T= C

Grafik 2.2 Hubungan antara volume dan temperatur [Sumber : Wps Prenhall]

35

Gambar 2.13 Hubungan antara volume dan temperatur [Sumber : Wps Prenhall]

c. Pada (n, V) tetap, (isokhorik)

berlaku Hukum Gay-Lussac:

P/T=C

Grafik 2.3 Hubungan antara tekanan dan temperature [Sumber : Wps Prenhall]

36

d. Pada n tetap,

berlaku Hukum Boyle-Gay-Lussac:

PV/T=C

C = konstan

Jadi:

(P1.V1)/T1 = (P2.V2)/T2=...dst.

G. Differential Dynamometer

Prinsip pengukuran daya adalah terjadinya pengereman pada sistem yang

mengakibatkan adanya pembebanan pada mesin. Hasil dari peristiwa ini adalah

terukurnya daya out put pada putaran tertentu. Differential dynamometer

merupakan alat uji daya dan torsi sepeda motor yang memanfaatkan konsep

kesetimbangan gaya pada differential dan konsep tekanan fluida statis (konsep

Pascal) sebagai media pembacanya, yang mana pembebanan motor diatur melalui

pembebanan pompa dengan pemampatan fluida cair melalui keran-keran

pengatur.

Beberapa prinsip yang mendasari konsep kerja dari differential

dynamometer dijelaskan sebagai berikut :

1. Prinsip Differensial Gear

Differential gear dapat dijelaskan sebagai rangkaian dua buah roda gigi

sesumbu yang dihubungkan oleh satu atau lebih planetary gear yang ditempatkan

diantara porosnya dan dipasang pada suatu meja putar atau turn table yang

digerakkan ring gear. Biasanya dibidang otomotif planetary gear pada differential

37

disebut dengan pinion gear.

1) 2) 3)

Gambar 2.14 Jenis-jenis differential gear [Sumber : The Antikythera Mechanism II]

Differential gear secara dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :

a. Straight-line differential

Differential yang digunakan sebagai pembeda gerakan antara dua buah

rack.

b. Rotary differential

Differential yang digunakan sebagai pembeda putaran dua buah poros

dimana putaran keduanya saling mempengaruhi.

c. Planetary differential

Differential yang digunakan sebagai pembeda putaran dua buah poros

dimana putaran keduanya tidak saling mempengaruhi.

2. Konsep Differential Gear pada Mobil

Differential gear pada mobil termasuk jenis rotary differential. Konsep

differential gear pada mobil digunakan sebagai pembeda putaran roda belakang

mobil berdasarkan perbedaan bebannya, pada saat mobil ter sebut berbelok.

38

Gambar 2.15 Konstruksi differential gear mobil [Sumber : Automobile Differential Gears]

Analisa differential gear mobil didasarkan pada analisa straight-line

differential, baik distribusi putarannya maupun pembebanannya. Analisa straight-

line differential sebagai berikut :

Gambar 2.16 Konsep straight-line differential [Sumber : Automobile Differential Gears]

Analisis dalam hal ini pinion gear dianggap bebas berputar pada plat

penggerak, jika kecepatan driven plat Va, kecepatan rack atas Vb, kecepatan

rack bawah Vc, maka perbandingan ketiganya diberikan dalam persamaan

berikut:

Vb

Va

Vc

39

2VcVbVa +

= (2-17)

Persamaan ini dapat diterapkan pada rotary differential dengan

memberikan kecepatan dalam bentuk kecepatan putar sehingga :

2ncnbna +

= (2-18)

Keterangan :

na : Kecepatan putar ring gear

nb, nc : Kecepatan putar masing- masing poros out put.

3. Konsep Kesetimbangan Differential pada Differential Dynamometer

Rangkaian pada differential dynamometer ini, poros output pada sisi

pembaca beban digunakan untuk menekan sebuah tabung hidrolik, sehingga

kecepatannya bisa diabaikan,Vc=0, sehingga perbandingan putarannya adalah :

nanb

nbna

22

0

=

+= (2-19)

jumlah putaran pada poros out put yang bebas adalah dua kali jumlah putaran dari

ring gear.

Konsep kesetimbangan beban pada rotary differential juga bisa

disederhanakan dengan melihat analisa pada straight-line differential. Pada

straiht-line differential setiap perpindahan satu gigi pada satu sisinya akan secara

langsung memindahkan juga satu gigi pada sisi rack yang lain, Penyederhanaan

analisa bisa dengan analogi dua rack itu sebagai sebuah tali dan pinion gear

sebagai sebuah puli, sehingga sistem straight-line differential sebagai rangkaian

40

pulley dan tali sebagai berikut :

Gambar 2.17 Kesetimbangan pada pulley dan tali [Sumber : Rudenko, N, 1992: 60]

Dari gambar diatas didapatkan :

hs 2= (2-20)

vc 2= (2-21)

dengan :

s : Jarak perpindahan W

h : Jarak perpindahan F

c : Kecepatan gerak tali

v : Kecepatan gerak sumbu pulley

Bila hambatan gesek pulley, dan faktor kekakuan tali diabaikan, maka

berdasarkan persamaan Newton III dimana aksi sama dengan reaksi persamaan

W

F

s

h

c

v

Tc Tb

Ta

41

gayanya menjadi :

SW =

WFSWF

2=

+= (2-22)

Persamaan ini dapat diaplikasikan pada sistem rotary differential dengan,

mengganti faktor h dengan n, dan arena gaya pada suatu sisten rotary selalu

berhubungan denga faktor radius perputarannya (r) dimana :

rFT .= (2-23)

pada sistem ini kesetimbangan gaya kita gantikan dengan kesetimbangan torsi,

dan kecepatan dalam kecepatan putar, sehingga persamaan diatas, menjadi :

TbTaTcTbTa

TcTb

2=

+=

=

(2-24)

nanb

nbna

22

0

=

+= (2-25)

Persamaan ini dapat kita buktikan menggunakan prinsip pentransmisian daya

dengan angka effisiensi dianggap 1 :

nbTbnaTaNbNa

..2..2 ππ =

= (2-26)

untuk 2nbna = , persamaannya menjadi :

TbTa

nbTbnbTa

2

..22..2

=

= ππ (2-27)

Keterangan:

Ta : Torsi ring gear

42

Tb : Torsi out put shaft bebas

Tc : Torsi out put shaft diam

Berdasar uraian diatas dapat disimpulkan bahwa untuk kondisi praktis

diabaikan, maka sistem rotary differential dapat digunakan sebagai penggunaan

prinsip kesetimbangan, dan pengkonversian suatu torsi atara dua poros yang

sesumbu.

4. Konsep Tekanan Fluida Statis (Hukum Pascal)

Pada tahun 1648 Pascal telah menganalisis tentang tekanan sehingga

lahirlah hukum pascal yang berbunyi : Tekanan pada zat cair diteruskan kesegala

arah sama rata sehingga setiap bidang yang sama luas mendapat tekanan yang

sama besar. Bidang datar yang sama, kekuatan tekanan dalam suatu cairan sama

sehingga dari hukum pascal ini dapat kita peroleh besarnya gaya (F) dari tekanan

(P) dengan persamaan Pascal yaitu :

AFP = (2-28)

Keterangan :

P : Tekanan (N/m2, Pa)

F : Gaya (N)

A : Luas penampang (m2)

Sebenarnya dengan menggunakan hukum Pascal kita bisa membuat suatu

konsep alat pengukur daya yang cukup mudah dalam penerapanya. Besarnya

tekanan hidrolis (P) dapat diukur langsung dengan alat pengukur tekanan

43

(pressure gauge) sehingga hasil pembacaannya dapat digunakan sebagai dasar

untuk mengetahui besarnya torsi dan daya suatu motor.

5. Daya Efektif Motor pada Jalan

Acuan pengukuran daya sepeda motor untuk menguji engine sepeda motor

adalah dengan menguji daya di jalan pada kecepatan tetap, yang disebut beban

jalan, dihitung berdasar tahanan putar dari gesekan jalan dengan roda dan gaya

aerodinamis dari kendaraan. Persamaan tahanan putar (CR) dan koefisien

aerodinamik (CD) diambil secara empiris, persamaan yang mendekati beban jalan

Nr adalah

vvvDaRr SSACCN ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ += 2

v 21gm ρ (2-29)

Keterangan :

Nr : Daya efektif sepeda motor pada jalan (Watt)

CR : Koefisien tahanan putar (0,012 < CR < 0,015)3

mv : Massa pada roda (kg)

g : Percepatan gravitasi ( 9.81m/s2)

aρ : Tekanan udara (N/m2)

CD : Koefisien aerodinamis ( 0,3 < CD < 0,5)3

Av : Luasan tampang depan kendaraan (m2)

Sv : Kecepatan kendaraan (m/s)

6. Bagian dan cara kerja differential dynamometer.

Differential dynamometer ini secara garis besar dapat di kelompokan

menjadi:

a. Bagian aliran fluida

44

Sistem ini terdiri dari: pompa fluida, pipa-pipa/ selang-selang fluida, keran

fluida yang berjumlah dua buah, tangki reservoir/cadangan.

b. Sistem penggerak

Sistem penggerak ini terdiri dari : dua buah rol roda, satu unit differential,

kopel dan puli.

c. Sistem rangka dan pengukur

Sistem ini terdiri dari : mekanisme penekan, rangka,penjepit roda, load

cell (pembaca gaya) dan proximity (pembaca putaran).

Berdasarkan konstruksi dan kemampuannya differential dynamometer

mempunyai prinsip kerja sebagai berikut :

a. Daya sepeda motor yang digunakan untuk memutar roda akan diteruskan

ke roller differential dynamometer sehingga akan diteruskan untuk memutar

unit differential. Putaran diteruskan ke poros kanan dan kiri yang mana satu

poros memutar pompa fluida dan satu poros lagi dihubungkan dengan load

cell.

b. Pompa fluida akan terus memompa fluida cair dari reservoir bersirkulasi

melalui keran dan selang-selang tekanan tinggi. Keran utama ditutup rapat,

mengakibatkan aliran fluida hanya melewati saluran keran by pass. Pada saat

dilakukan pembebanan (penutupan keran by pass) maka putaran pompa fluida

menjadi berat/terhambat. Putaran pada pompa dapat diketahui melalui alat

pembaca putaran (proximity) yang dipasang pada poros penggerak pompa.

Hal seperti tersebut mengakibatkan beban pada kedua poros tidak sama

sementara putaran dari roller terus terjadi, beban poros penggerak pompa ini

45

akan diteruskan puli yang menuju ke load cell (alat pembaca gaya secara

digital) melalui tali.

c. Data gaya (F) yang diperoleh dari load cell kemudian dikalikan dengan

jari-jari efektif roller (r) yang telah diketahui sehingga torsi (T) pengukuran

dapat diketahui. T = F x r

d. Setelah torsi pengukuran dapat diketahui maka data tersebut kita kalikan

dengan putaran mesin yang kita peroleh dari tachometer sehingga daya

pengukuran suatu motor dapat kita ketahui. Pengukuran ini dapat dilakukan

pada berbagai tingkatan putaran (rpm). 6075

2x

nTP π=

46

Gambar 2.16 Komponen Utama Differential Dynamometer

Keterangan gambar:

1. Differential unit

2. Puli pengukur torsi

3. Load cell

4. Roller

5. Keran pembeban

6. Tabung reservoir

7. Gear pump

1

3

2

45

6

7

9

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

Penelitian adalah suatu proses mencari sesuatu secara sistematik dalam

waktu yang lama dengan mengguanakan metode ilmiah serta aturan-aturan yang

berlaku. Untuk menerapkan metode ilmiah dalam praktek penelitian maka

diperlukan suatu desain penelitian yang sesuai dengan kondisi, seimbang dengan

dalam dangkalnya penelitian yang akan dikerjakan.

Penelitian yang dilakukan ini dengan menggunakan metode

eksperimental, maka perlu sekali diketahui desain-desain yang sering digunakan

dalam penelitian tersebut, desain penelitian yang sering digunakan adalah desain

percobaan, desain percobaan tidak lain dari semua proses yang diperlukan dalam

merencanakan dan melaksanakan penelitian.

Desain percobaan sangat diperlukan dalam melakukan penelitian

eksperimental. Guna dari desain percobaaan adalah untuk memperoleh suatu

keterangan yang maksimum mengenai cara membuat percobaan dan bagaimana

proses perencanaan serta pelaksanaan percobaan akan dilakukan. Proses

perencanaan dan pelaksanaan percobaan perlu kita pikirkan dengan sungguh-

sungguh, peneliti harus lebih dahulu memikirkan langkah-langkah serta jenjang-

jenjang perencanaan dari percobaan yang akan dilakukan. (Nazir, 1999)

A. Desain Penelitian

48

Desain penelitian yang digunakan adalah eksperimental dengan

pendekatan one-shot model yaitu model pendekatan yang menggunakan satu kali

pengumpulan data pada “suatu saat” (Suharsimi, 1983:66). Khusus dalam

penelitian ini menggunakan bahan bakar premium dan asetilen pada sepeda motor

sebagai objek penelitian dengan menekankan pada subjek pengukuran torsi, daya

dan konsumsi bahan bakar.

B. Variabel Penelitian

1. Variabel bebas

Variabel bebas adalah kondisi yang mempengaruhi munculnya suatu

gejala. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa variabel bebas merupakan variabel

yang sengaja dipelajari pengaruhnya terhadap variabel terikat. Variabel bebas

pada penelitian ini adalah jenis bahan bakar yang berbeda yaitu premium dalam

bentuk cair dan asetilen dalam bentuk gas.

2. Variabel terikat

Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula

sejumlah aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi menerima atau

menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut variabel bebas. Dengan kata

lain ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya variabel bebas.

Variabel terikat pada penelitian ini adalah prestasi mesin sepeda motor Honda

Grand dengan melihat pada besarnya torsi, daya dan konsumsi bahan bakar.

3. Variabel kontrol

49

Variabel kontrol adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai

aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan agar variabel

terikat yang muncul bukan karena variabel lain, tetapi benar-benar karena variabel

bebas tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah atau

menghilangkan variabel bebas yang akan diungkap pengaruhnya. Dengan kata

lain kontrol yang dilakukan terhadap variabel ini, akan menghasilkan variabel

terikat murni. Variabel kontrol pada penelitian ini adalah kondisi standar sepeda

motor Honda Grand yang meliputi keadaan mesin tanpa beban, celah katup (in &

ex) = 0,05 mm; celah busi = 0,8 mm; diameter silinder = 50 mm; langkah piston =

49,5 mm; volume langkah = 97,1 cc; dan putaran mesin 3000 – 5500 rpm.

C. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada :

Hari : Rabu dan Kamis

Tanggal : 20 - 21 September 2006

Waktu : 08.00 - selesai

Tempat : Laboratorium Teknik Mesin, Fakultas Teknik UNNES.

D. Metode Pengumpulan Data.

Metode pengumpulan data yang digunakan yaitu metode eksperimen, yang

mana pengambilan data didasarkan pada hasil pengujian sepeda motor dengan

menggunakan bahan bakar premium dan asetilen pada differential dynamometer

50

berupa torsi, daya dan konsumsi bahan bakar pada berbagai tingkatan putaran

tertentu.

1. Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut :

a. Sepeda motor Honda Grand dengan spesifikasi :

Pabrik : Honda

Model : C 100M

Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendingin udara

Jumlah silinder : 1 Silinder

Diameter x langkah : 50 x 49,5 mm

Volume langkah : 97,1 cc

Sistem pelumasan : Oli diedarkan dengan pompa

Jenis minyak pelumas : SAE 20W – 50

Sistem pendingin : Udara

Volume minyak pelumas : 0,80 liter

b. Bahan bakar premium dan asetilen

2. Peralatan Penelitian

Alat - alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

a. Alat pemisah aliran bahan bakar terdiri dari

1) Intake manifol dibuat bercabang berfungsi untuk aliran bahan bakar

premium dan asetilen

2) Stop kran pipa ukuran 1”terdapat dua buah yang masing-masing berfungsi:

a) Untuk aliran campuran bahan bakar premium dan udara

51

b) Untuk aliran campuran bahan bakar asetilen dan udara

3) Kran aliran gas asetilen untuk mengatur besar kecilnya gas yang

dimasukkan ke intake manifol

4) Corong berfungsi sebagai tempat untuk anemometer agar tidak terjadi

kebocoran aliran udara yang masuk

5) Busur derajat terdapat tiga buah yang masing-masing berfungsi :

a) Untuk mengetahui pembukaan kran asetilen

b) Untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran asetilen dan udara

c) Untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran bahan bakar

premium dan udara

6) Fiber paking dibuat ulir terdapat dua buah yang berfungsi untuk

menghindari kebocoran pada campuran bahan bakar dan udara yang

melewati intake manifol.

7) Dobble nepel ukuran ¾” terdapat empat buah yang berfungsi sebagai

penghubung antara stop kran dengan fiber paking dan untuk menyamakan

diameter dalamnya intake manifol.

8) Jarum penunjuk terdapat tiga buah yang berfungsi untuk menunjukkan

derajat pembukaan kran.

b. Perangkat asetilen

1) Tabung gas asetilen

2) Regulator

3) Slang asetilen

52

c. Alat penguji daya sepeda motor (differential dynamometer) dengan

spesifikasi komponen sebagai berikut :

1) Pompa roda gigi (gear pump), input ¾” output ½” untuk media pembeban

alat dengan cara melakukan penahanan aliran fluida.

2) Selang hidrolis diameter ½” , dirangkai secara pararel untuk tempat aliran

fluida.

3) Load cell sebagai pembaca gaya (torsi) yang diberikan saat pembebanan

pemampatan fluida diberikan.

4) Katup (2 buah steam valve) untuk mengatur besar tekanan dinamis pada

pompa.

5) Roller untuk memindahkan daya motor ke differential unit.

6) Differential unit untuk meneruskan putaran roller dan mengkonversikan

tekanan dinamis pada pompa menjadi tekanan statis pada pesawat hidrolik.

d. Kipas angin sebagai pendingin engine.

e. Filler gauge untuk mengukur celah katup dan celah busi.

f. Compression tester digunakan untuk mengukur tekanan kompresi mesin.

g. Tachometer untuk mengukur putaran mesin.

h. Thermometer untuk mengukur temperatur kerja engine.

i. Tool set digunakan sebagai alat bantu untuk bongkar pasang bagian-bagian

yang diperlukan.

j. Gelas ukur untuk mengukur volume bahan bakar yang dibutuhkan dalam

satuan cc.

k. Timbangan untuk mengukur berat bahan bakar asetilen dalam satuan kg.

53

l. Stopwath untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan dalam satuan detik.

m. Alat pemadam kebakaran untuk mengantisipasi apabila terjadi kebakaran.

3. Langkah penelitian

a. Persiapan sebelum pengujian (Pra pengujian)

Persiapan pengujian ini dilakukan sebelum diadakan pengambilan data

tentang torsi dan daya sepeda motor dengan menggunakan differential

dynamometer yang meliputi :

1) Persiapan pada benda uji meliputi :

a) Penyetelan sepeda motor sesuai spesifikasi awal.

Celah katup (in & ex) : 0,05 mm ( standar 0,06 ± 0,02 mm).

Tekanan kompresi : 11,5 kg/cm2 (standar s/d 12 kg/cm2).

Celah busi : 0,8 mm (standar 0,80 - 0,90 mm).

Putaran stasioner : 1.500 rpm (standar 1.400 ± 100 rpm).

Suhu kerja engine : 700C (standar 600 – 700 C).

b) Pemeriksaan dan penggantian oli pelumas untuk memastikan

kemampuan pelumasan motor.

c) Melakukan pemeriksaan roda belakang guna memastikan kemampuan

traksi antara roda dengan roller alat uji agar traction loss dapat

diminimalisir.

2) Persiapan pada alat uji meliputi :

a) Melakukan pemeriksaan alat pemisah aliran bahan bakar.

b) Melakukan pemeriksaan tekanan, regulator, dan selang - selang pada

asetilen

54

c) Melakukan pemeriksaan minyak dan saluran-saluran fluida dan

komponen-komponen differential dynamometer.

d) Melakukan pemeriksaan minyak pelumas pada unit differential.

Data awal perhitungan differential dynamometer:

Jari-jari efektif pulley : 46 mm.

Diameter roller : 170,7 mm.

Gear ratio differential : 41/6

b. Langkah Pengujian

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian adalah sebagai berikut :

1) Menempatkan sepeda motor diatas differential dynamometer.

2) Melakukan penjepitan roda depan dan pengikatan poros roda belakang

pada kedudukannya dengan roller pada differential dynamometer

3) Melepas karburator beserta intake manifol.

4) Memasang alat pemisah aliran bahan bakar pada dudukan intake manifol.

5) Memasang karburator pada dudukan alat pemisah aliran bahan bakar.

6) Memasang selang dari regulator asetilen ke alat permisah aliran bahan

bakar dan kemudian membuka kran regulator.

7) Memasang tachometer pada sepeda motor.

8) Menutup kran aliran campuran asetilen dengan udara dan membuka kran

aliran campuran premium dengan udara.

9) Memasang load cell pada differential dynamometer.

10) Menghidupkan mesin sepeda motor sampai suhu kerja tercapai.

55

11) Melakukan pengambilan data pada posisi transmisi gigi percepatan 2

dengan menggunakan bahan bakar premium pada tingkat putaran 3000,

3500, 4000, 4500, 5000, 5500 rpm.

12) Mencatat hasil pengukuran setiap putaran mesin pada load cell, gelas ukur,

dan stopwatch.

13) Melakukan pengujian seperti item nomor 11 dan 12 tetapi dengan

menggunakan bahan bakar asetilen dengan cara menutup kran aliran bahan

bakar premium dengan udara, membuka sedikit kran aliran asetilen dengan

udara dan membuka kran aliran asetilen dari regulator secara bersamaan.

Untuk mengatur putaran mesin dilakukan dengan cara memutar kran

manometer tekanan kerja, kran aliran asetilen dan kran aliran udara dengan

asetilen secara perlahan – perlahan ( lembut ), diambil sampai pada

putaran tertinggi yang diinginkan.

Untuk pengambilan data pada konsumsi bahan bakar asetilen tidak seperti

pada bahan bakar premium yang menggunakan gelas ukur tetapi dengan

cara mencatat tiap putaran mesin pada pengambilan data (3000, 3500,

4000, 4500, 5000, 5500 rpm) tekanan gas asetilen, derajat kran aliran gas

asetilen dan derajat kran aliran udara dan asetilen. Setiap putaran mesin

alat pemisah aliran bahan bakar dilepas dari dudukan intake manifol dan

menempatkan di ruang terbuka atas yang tidak terdapat api. Mencatat

waktu setiap pengurangan 1 kg/cm2 pada manometer tekanan kerja tabung

asetilen. Dan mencatat selisih tekanan pada pengurangan berat 1kg gas

asetilen pada timbangan.

56

14) Melakukan pengolahan data sehingga didapat data torsi, daya dan

konsumsi bahan bakar kemudian mengaitkan data tersebut dalam bentuk

grafik sehingga mudah untuk dianalisa.

15) Membuat kesimpulan hasil penelitian.

57

Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian.

Analisa data dan pembahasan( Torsi, Daya dan Konsumsi

Bahan Bakar )

Kesimpulan

Pengumpulan data : 1. Angka pada load cell 2. Waktu konsumsi bahan bakar

Pengujian : 3000rpm, 3500 rpm, 4000 rpm, 4500 rpm, 5000 rpm dan 5500 rpm

Gigi Transmisi 2

Dengan menggunakan bahan bakar premium

Dengan menggunakan bahan bakar asetilen

Penyetelan sepeda motor pada kondisi standar

Pengesetan sepeda motor pada instalasi alat uji

Desain alat pemisah aliran bahan bakar

Pengesetan sepeda motor pada rangkaian alat pemisah aliran bahan bakar

Penyetelan kondisi pengujian

58

E. Teknik Analisis Data

Teknik analisis data hasil penelitian menggunakan analisis deskriptif untuk

mengetahui prestasi mesin sepeda motor Honda Grand dengan menggunakan

bahan bakar premium dan asetilen yang meliputi torsi, daya, konsumsi bahan

bakar secara ekonomi (mf ekonomi) dan konsumsi bahan bakar spesifik secara

ekonomi (sfc ekonomi) pada berbagai tingkat putaran.

Besarnya torsi, daya, konsumsi bahan bakar secara ekonomi (mf ekonomi)

dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (sfc ekonomi) menggunakan

analisis perhitungan seperti berikut; pada load cell menunjukkan angka digital

yaitu gaya tekan fluida statis (F) dengan satuan kgf. Torsi didapatkan dari

perkalian antara gaya pada load cell (F) dengan jari-jari efektif pulley (r) dengan

rumus; T = F.r (Kgf-m), besarnya daya dapat diketahui dengan mengalikan torsi

(T) dan putaran (n) dengan rumus;6075

2x

nTP π= (HP). Konsumsi bahan bakar

secara ekonomi (mf ekonomi) pada bahan bakar premium dihitung berdasarkan

perkalian antara berat bahan bakar (kg) yang dikonsumsi dengan harga bahan

bakar tiap kg (Rp/kg). Kemudian dibagi dengan lamanya waktu konsumsi (t) yang

dihasilkan dengan rumus; t

abbmbbxhekonomimf arg= (Rp/h). Dan pada

konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (sfc ekonomi) dihitung

berdasarkan dari berat bahan bakar (kg) dikalikan dengan harga bahan bakar tiap

kg (Rp/kg) dibagi dengan besarnya daya (P) dan waktu yang dikonsumsi (t)

dihasilkan dengan rumus; )/......(..........arg hHPRpPxt

abbmbbxhekonomisfc −= .

59

Analisis data ini dimaksudkan untuk mengetahui perubahan prestasi mesin

motor Honda Grand 1995 pada bahan bakar premium dan asetilen.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Hasil Penelitian

Data hasil penelitian perbandingan uji prestasi mesin sepeda motor Honda

Grand 1995 yang menggunakan bahan bakar premium dengan bahan bakar

asetilen pada alat pemisah aliran bahan bakar dan differential dynamometer yang

diperoleh masih berupa data mentah yang harus diolah lebih lanjut agar

didapatkan parameter torsi dan daya. Data mentah yang diperoleh dari penelitian

ini masih berupa :

1. Putaran mesin pada alat tachometer dalam satuan revolution per minute (rpm).

2. Gaya pada load cell dalam satuan kgf.

3. Waktu konsumsi bahan bakar rerata dalam satuan detik.

4. Data lain yang berupa variabel kontrol.

Data hasil penelitian ini dicatat pada lembar observasi yang dilaksanakan

selama dua hari menghasilkan data penelitian yang menggunakan bahan bakar

premium dan bahan bakar asetilen yang berupa torsi, daya dan konsumsi bahan

bakar pada berbagai putaran mesin. Pengambilan data uji prestasi mesin ini

dilakukan pada gigi percepatan 2. Dan tekanan pada gas asetilen yaitu 0,075

kg/cm2 sampai 0,2 kg/cm2. Data hasil pengujian kedua bahan bakar dapat dilihat

pada tabel dibawah ini :

61

Tabel 4.1. Data hasil penelitian dengan menggunakan bahan bakar premium.

No Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )

Waktu konsumsi rerata (dt/10cc)

1 3000 8,95 101,30

2 3500 10,55 88,85

3 4000 12,55 77,90

4 4500 14,40 70,33

5 5000 15,53 65,24

6 5500 16,38 58,41

Tabel 4.2. Data hasil penelitian dengan menggunakan bahan bakar asetilen.

No Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell rerata

( kgf )

Waktu konsumsi rerata

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

2

1cm

kgdt

Tekanan konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

kgcmkg

12

1 3000 9,20 5478

2 3500 11,10 5153

3 4000 13,25 4821

4 4500 15,25 4467

5 5000 16,28 4046

6 5500 17,23 3636

5

62

B. Perhitungan

Perhitungan diambil dari salah satu data hasil pengujian sesuai dengan

tabel 4.1 yaitu

Bahan bakar : Premium

Putaran engine : 3000 rpm

Gaya pada load cell : 8,95 kgf

Waktu konsumsi rerata : 101,30 dt/10cc

Dan tabel 4.2 yaitu]

Bahan bakar : Asetilen

Putaran engine : 3000 rpm

Gaya pada load cell : 9,20 kgf

Waktu konsumsi rerata : 5478 dt/ 2

1cmkg x5 2cm

kg /kg : 27390 dt/kg

1. Perhitungan Torsi

Torsi T diperoleh dari hasil perkalian gaya F dengan panjang jari – jari r.

T = F . r

dimana :

T : Torsi ( kgf.m )

F : Gaya pada load cell ( kgf )

r : Jari – jari efektif pulley ( 0,046 m )

Untuk bahan bakar premium

T = 8,95 kgf x 0,046 m

= 0,4117 kgf.m

63

Untuk bahan bakar asetilen

T = 9,20 kgf x 0,046 m

= 0,4232 kgf.m

2. Perhitungan Daya

60752

xnTP π

=

dimana :

P : Daya motor ( HP )

T : Torsi motor ( kgf.m )

n : Putaran mesin ( rpm )

751 : Faktor konversi satuan kgf-m menjadi satuan HP

602π : Faktor konversi kecepatan putar (rpm) menjadi kecepatan translasi

(m/detik)

Untuk bahan bakar premium

607530004117,014,32

xxxxP =

4500428,7756

=P

HPP 7237,1=

Untuk bahan bakar asetilen

607530004232,014,32

xxxxP =

4500088,7973

=P

64

HPP 7718,1=

3. Perhitungan konsumsi bahan bakar secara ekonomi

)/......(..........arg hRpt

abbmbbxhekonomimf =

Dimana :

mf ekonomi : Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)

mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg)

- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap4 kg atau 21kg/cm2)

t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

Untuk bahan bakar premium

h

kgRpkgxx

ekonomimf

360030,101

723,0,450010723,0 2 −

=

−

hRpekonomimf02814,0

,45 −=

hRpekonomimf /210,1599=

Untuk bahan bakar asetilen

Perhitungan :

- h

kgRpkgx

nyataekonomimf

360027390

4,000.1501

)(

−

=

h

Rpnyataekonomimf608,7

,37500)( −=

65

hRpnyataekonomimf /806,4928)( =

- h

kgRpkgx

teoriekonomimf

36005478

4,000.1501903,0

)(

−

=

h

Rpteoriekonomimf5217,1

,7134)( −=

hRpteoriekonomim f /28,4688)( =

4. Perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi

)/......(..........arg hHPRpPxt

abbmbbxhekonomisfc −=

Keterangan :

Sfc ekonomi : Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)

mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg)

- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau 21kg/cm2)

P : Daya out put (HP)

t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

Untuk bahan bakar premium

hHPx

kgRpkgxx

ekonomisfc

360030,1017237,1

723,0,450010723,0 2 −

=

−

hHPRpekonomisfc

.0485,0,45 −

=

66

hHPRpekonomisfc .777,927=

Untuk bahan bakar asetilen

- hHPx

kgRpkgx

nyataekonomisfc

3600273907718,1

4,1500001

)(

−

=

hHPRpnyataekonomisfc

.4804,13,37500)( −

=

hHPRpnyataekonomisfc ./807,2781)( =

- hHPx

kgRpkgx

teoriekonomisfc

360054787718,1

4,1500001903,0

)(

−

=

hHPRpteoriekonomisfc

.6961,2,7134)( −

=

hHPRpteoriekonomisfc ./055,2648)( =

67

Tabel 4.3 Perhitungan data hasil penelitian dengan bahan bakar premium

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (Rp/h)

Sfc ekonomi (Rp/HP-h)

1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777

2 3500 0,4853 2,3704 1823,298 769,194

3 4000 0,5773 3,2226 2079,589 645,314

4 4500 0,6624 4,1599 2303,427 553,722

5 5000 0,7144 4,9849 2483,139 498,132

6 5500 0,7535 5,7835 2773,498 479,554

Tabel 4.4 Perhitungan data hasil penelitian dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)

Mf ekonomi (teori) (Rp/h)

Sfc ekonomi (nyata)

(Rp/HP-h)

Sfc ekonomi (teori)

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055

2 3500 0,5106 2,4940 5239,666 4983,971 2100,909 1998,385

3 4000 0,6095 3,4024 5600,498 5327,194 1646,043 1565,717

4 4500 0,7015 4,4054 6044,325 5749,362 1372,026 1305,072

5 5000 0,7489 5,2257 6673,258 6347,602 1277,007 1214,689

6 5500 0,7926 6,0836 7425,743 7063,366 1220,616 1161,050

68

Grafik 4.1. Hubungan putaran mesin (n) terhadap torsi (T)

Hub

unga

n Pu

tara

n M

esin

Ter

hada

p To

rsi

0

0,2

0,4

0,6

0,81

Puta

ran

Mes

in (

rpm

)

Torsi ( kgf.m )

Pre

miu

m

Ase

tilen

Pre

miu

m0,

4117

0,48

530,

5773

0,66

240,

7144

0,75

35

Ase

tilen

0,42

320,

5106

0,60

950,

7015

0,74

890,

7926

3000

3500

4000

4500

5000

5500

69

Grafik 4.2. Hubungan putaran mesin (n) terhadap daya (P)

Hub

unga

n Pu

tara

n M

esin

Ter

hada

p D

aya

01234567

Puta

ran

Mes

in (

rpm

)

Daya ( HP )

Pre

miu

mA

setil

en

Pre

miu

m1,

7237

2,37

043,

2226

4,15

994,

9849

5,78

35

Ase

tilen

1,77

182,

494

3,40

244,

4054

5,22

576,

0836

3000

3500

4000

4500

5000

5500

70

Grafik 4.3. Hubungan putaran mesin (n) terhadap konsumsi bahan bakar

secara ekonomi (mf ekonomi)

Hub

unga

n Pu

tara

n M

esin

Ter

hada

p K

onsu

msi

Bah

an B

akar

Sec

ara

Ekon

omi

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Puta

ran

Mes

in (

rpm

)

Konsumsi Bahan Bakar Ekonomi ( Rp/h )

Pre

miu

mA

setil

en (N

yata

)A

setil

en (T

eori)

Pre

miu

m15

99,2

118

23,2

9820

79,5

8923

03,4

2724

83,1

3927

73,4

98

Ase

tilen

(Nya

ta)

4928

,806

5239

,666

5600

,498

6044

,325

6673

,258

7425

,743

Ase

tilen

(Teo

ri)46

88,2

849

83,9

7153

27,1

9457

49,3

6263

47,6

0270

63,3

66

3000

3500

4000

4500

5000

5500

71

Grafik 4.4. Hubungan putaran mesin (n) terhadap konsumsi bahan bakar

spesifik secara ekonomi (sfc ekonomi)

Hub

unga

n Pu

tara

n M

esin

Ter

hada

p K

onsu

msi

Bah

an B

akar

Spe

sifik

Sec

ara

Ekon

omi

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

Puta

ran

Mes

in (

rpm

)

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Ekonomi

( Rp/HP.h )

Pre

miu

mA

setil

en (N

yata

)A

setil

en (T

eori)

Pre

miu

m92

7,77

776

9,19

464

5,31

455

3,72

249

8,13

247

9,55

4

Ase

tilen

(Nya

ta)

2781

,807

2100

,909

1646

,043

1372

,026

1277

,007

1220

,616

Ase

tilen

(Teo

ri)26

46,0

5519

98,3

8515

65,7

1713

05,0

7212

14,6

8911

61,0

5

3000

3500

4000

4500

5000

5500

72

C. Pembahasan

1. Analisa Torsi

Putaran mesin terhadap torsi seperti terdapat dalam kolom torsi pada tabel

4.3 dan 4.4 dapat dilihat besarnya torsi pada pengujian dengan menggunakan

bahan bakar premium dan asetilen. Hal ini akan lebih jelas jika meruntut pada

grafik 4.1 yang melukiskan kondisi torsi yang terukur pada penggunaan dengan

bahan bakar premium dan asetilen. Torsi pada grafik 4.1 dapat dilakukan analisis

bahwa penggunaan bahan bakar premium torsi akan cenderung meningkat sejalan

dengan kenaikan putaran mesin dimana diperoleh torsi tertinggi yaitu sebesar

0,7535 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm. Dan pada asetilen sebesar 0,7926

kgf.m pada putaran 5500 rpm.

Analisa torsi pada engine tentunya tidak lepas dari konsep torsi itu sendiri

yang besarnya akan sangat dipengaruhi oleh faktor gaya tekan hasil pembakaran

(F) dan jari-jari poros engkol pada engine. Jari-jari pada engine merupakan faktor

tetap sehingga yang paling berpengaruh adalah besarnya gaya tekan pembakaran

(F). Gaya tekan hasil pembakaran ini akan maksimal manakala pemasukan

campuran udara dan bahan bakar besar, tekanan kompresi optimal dan saat

pengapian tepat dengan api yang besar. Pada penggunaan bahan bakar premium

pemasukan campuran bahan bakar premium dan udara belum optimal dalam arti

gaya tekan hasil pembakarannya kurang maksimal bila dibandingkan dengan

penggunaan bahan bakar asetilen. Hal ini dapat disimpulkan bahwa torsi hasil

pengukuran bahan bakar asetilen lebih besar dari pada premium.

2. Analisa Daya

73

Putaran mesin terhadap daya seperti terdapat dalam kolom daya pada tabel

4.3 dan 4.4 dapat dilihat besarnya daya pada pengujian dengan menggunakan

bahan bakar premium dan asetilen. Hal ini akan lebih jelas jika meruntut pada

grafik 4.2 yang melukiskan kondisi daya yang terukur pada penggunaan dengan

bahan bakar premium dan asetilen.

Daya pada grafik 4.2 dapat dilakukan analisis bahwa penggunaan bahan

bakar premium daya akan cenderung meningkat sejalan dengan kenaikan putaran

mesin dimana diperoleh daya tertinggi yaitu sebesar 5,7835 HP pada putaran

mesin 5500 rpm. Daya pada penggunaan bahan bakar asetilen juga memiliki

karakteristik yang hampir sama seperti pada penggunaan bahan bakar premium

dimana ada kecenderungan peningkatan daya sejalan dengan peningkatan putaran

mesin. Daya tertinggi pada bahan bakar asetilen sebesar 6,0836 HP pada putaran

5500 rpm. Pada rumus daya yaitu 6075

2x

nTP π= … (HP) dapat diambil

kesimpulan jika torsi yang dibangkitkan (T) besar dan putaran mesin (n) juga

besar maka daya yang dihasilkan (P) akan maksimal. Daya pada grafik 4.2 dapat

disimpulkan bahwa pada penggunaan bahan bakar asetilen lebih besar bila

dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar premium.

3. Konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi

Putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi

(sfc ekonomi) seperti terdapat dalam kolom sfc ekonomi pada tabel 4.3 dan 4.4

dapat kita lihat besarnya sfc ekonomi pada pengujian dengan menggunakan bahan

bakar premium dan asetilen. Hal ini akan lebih jelas jika meruntut pada grafik

4.4 yang melukiskan kondisi sfc ekonomi yang terukur pada penggunaan bahan

74

bakar premium, asetilen (nyata) dan asetilen (teori). Sfc ekonomi pada grafik 4.4

dapat dilakukan analisa bahwa pada penggunaan bahan bakar premium dan

asetilen, sfc ekonomi akan cenderung menurun sejalan dengan kenaikan putaran

engine. Sfc ekonomi pada penggunaan dengan bahan bakar premium lebih irit

bila dibandingkan asetilen. Hal ini karena pada bahan bakar asetilen dalam bentuk

gas yang dimasukkan di dalam tabung khusus dengan tekanan yang besar

mengunakan peralatan khusus dengan proses yang lama, sehingga harga dari

asetilen sendiri cukup mahal sedangkan pada bahan bakar premium dalam bentuk

cair digunakan memasyarakat hampir setiap rumah tangga menggunakan bahan

bakar premium untuk kebutuhan tambahan sehingga harga dari bahan bakar

premium cukup murah bila dibandingkan dengan bahan bakar asetilen. Dan juga

sfc ekonomi pada grafik 4.4 dapat dilakukan analisa bahwa pada perhitungan

penggunaan bahan bakar asetilen secara nyata dan teori, sfc ekonomi pada

perhitungan penggunaan dengan bahan bakar asetilen secara teori berbeda dengan

secara kenyataan. Karena pada perhitungan bahan bakar secara teori tidak

memperhitungkan dalam faktor-faktor lain. Analisis pada grafik 4.4 tentang sfc

ekonomi dapat dilihat bahwa pada putaran engine mulai 3000 rpm karakteristik

sfc ekonomi mulai mengalami penurunan artinya kondisi konsumsi bahan bakar

mendekati level irit karena angka konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi

(sfc ekonomi) yang semakin kecil menandakan konsumsi bahan bakar semakin

irit. Hal ini karena besarnya bahan bakar yang dikonsumsi mampu menghasilkan

daya yang sebanding dengan waktu konsumsi yang sesuai. Dasar perhitungan

konsumsi bahan bakar ini merujuk pada rumus

75

)/......(..........arg hHPRpPxt

abbmbbxhekonomisfc −= . Berat bahan bakar yang

dikonsumsi dikalikan dengan harga bahan bakar dibandingkan dengan daya yang

dihasilkan dan waktu konsumsi akan menghasilkan sfc ekonomi. Hal ini berarti

yang sangat berpengaruh terhadap faktor sfc ekonomi adalah waktu konsumsi dan

daya yang dihasilkan. Seperti telah dibahas di depan bahwa waktu konsumsi dan

daya juga dipengaruhi oleh faktor torsi dan putaran engine. Sfc ekonomi pada

grafik 4.4 dapat disimpulan bahwa pada penggunaan bahan bakar asetilen lebih

boros bila dibandingkan dengan premium.

BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

A. SIMPULAN

1. Prestasi torsi maksimal dengan menggunakan bahan bakar premium adalah

0,7535 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm.

Prestasi torsi maksimal dengan menggunakan bahan bakar asetilen adalah

0,7926 kgf.m pada putaran mesin5500 rpm

Prestasi torsi maksimal bahan bakar asetilen meningkat sebesar 5,90 % dari

premium pada putaran mesin 4500 rpm.

2. Prestasi daya maksimal dengan menggunakan bahan bakar premium adalah

5,7835 HP pada putaran mesin 5500 rpm.

Prestasi daya maksimal dengan menggunakan bahan bakar asetilen adalah

6,0836 HP pada putaran mesin 5500 rpm.

Prestasi daya maksimal bahan bakar asetilen meningkat sebesar 5,90 % dari

premium pada putaran mesin 4500 rpm.

3. Pada konsumsi bahan bakar secara ekonomi penggunaan bahan bakar

premium lebih murah bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar

asetilen saat ini (harga Rp 4500/lt untuk bahan bakar premium, Rp

150.000/4kg untuk bahan bakar asetilen pada tanggal 1 januari 2007). Terjadi

kenaikan konsumsi bahan bakar secara ekonomi (nyata) minimum sebesar

162,4 % pada putaran mesin 4500 rpm. Terjadi kenaikan konsumsi bahan

bakar secara ekonomi (teori) minimum sebesar 149,6 % pada putaran mesin

77

4500 rpm. Terjadi perbedaan pada perhitungan konsumsi bahan bakar asetilen

secara kenyataan dan teori yaitu naik sebesar 5,1 % dari perhitungan secara

teori.

4. Pada konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (nyata) terjadi kenaikan

minimum sebesar 147,8 % pada putaran mesin 4500 rpm. Secara teori terjadi

kenaikan minimum sebesar 135,7 % pada putaran mesin 4500 rpm.

B. SARAN

1. Penelitian ini mengambil data pada putaran mesin antara 3000 – 5500 rpm

dengan demikian untuk penelitian selanjutnya diharapkan pengambilan data

dilakukan lebih banyak dan dengan range yang lebih kecil antara 1000 – 9000

rpm.

2. Untuk melakukan penelitian lebih lanjut pada gas asetilen sebaiknya

digunakan flow meter untuk mengetahui nilai ekonomi dan sfc yang lebih

akurat.

78

DAFTAR PUSTAKA

1. Ahadiat, Nur, “Bensin dan Minyak Solar Dari Gas Bumi“, Lembaran Publikasi LEMIGAS Vol. 34.NO.2/2000.

2. Alip, Mochammad, “Teori Dan Praktek Las”, Depdikbud, Jakarta, 1989.

3. Anonim, “Spesifikasi Bahan Bakar Minyak dan Gas”, Direktorat Pembekalan Pemasaran Dalam Negeri, Jakarta, 1998.

4. Arends, BPM & Berenschot, “Motor Bensin”, Penerbit Erlangga, Jakarta,

1987. 5. Heywood, John B, “Internal Combustion Engine Fundamental”, Mc Graw

Hill Book Company, Singapore, 1988. 6. Holman, J.P, Jasjfi, E, “Perpindahan Kalor” edisi ke enam, Penerbit

Erlangga, 1995. 7. Khovakh, M, “Motor Vehicle Engines”, MIR Publisher Moscow, 1979 8. Kirk, R. E. And Othmer, D. F, “Encyclopedia of Chemical Technology”,

second edition, Mc. Graw Hill, New York, 1963. 9. Obert, Edward F, “Internal Combustion Engines Analysis & Practice”,

Internal Text Book Company, Pennsylvania, Great Britain, 1950. 10. Rudenko, N, “Mesin Pemindah Bahan“, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992. 11. http://www.Antikythera.com/journals/The Antikythera Mechanism II.

(27 Desember 2006) 12. http://www.Wps.Prenhall.com/wps/media/objects.

(28 Desember 2006) 13. ---------------------------. 1990. Dasar-Dasar Automobil. Jakarta: PT. Toyota-

Astra Motor Service Division.

82

Lampiran 3

DATA PENELITIAN HONDA GRAND 1995 MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL CHASSIS DYNAMOMETER PADA

GIGI PERCEPATAN 2

DATA PENELITIAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PREMIUM

No

Putaran

Engine

(rpm )

Gaya pada Load Cell

( kgf )

Gaya pada Load Cell

rerata ( kgf )

Waktu

Konsumsi

(dt/10cc)

Waktu

Konsumsi

Rerata

(dt/10cc)

9,00 100,71 8,95 101,33 1 3000 8,90

8,95 101,86

101,30

11,05 84,69 10,50 88,94 2 3500 10,10

10,55 92,92

88,85

13,15 74,77 12,40 78,08 3 4000 12,10

12,55 80,85

77,90

15,15 67,44 14,20 70,37 4 4500 13,85

14,40 73,18

70,33

16,10 63,20 15,34 65,37 5 5000 15,15

15,53 67,15

65,24

16,95 55,75 16,45 58,52 6 5500 15,74

16,38 60,96

58,41

83

DATA PENELITIAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ASETILEN

No

Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell

( kgf )

Gaya pada Load Cell

rerata ( kgf )

Waktu Konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

2

1cm

kgdt

Tekanan konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

kgcmkg

12

9,40 9,15 1 3000 9,05

9,20 5478

11,45 11,00 2 3500 10,85

11,10 5153

13,45 13,20 3 4000 13,10

13,25 4821

15,70 15,15 4 4500 14,90

15,25 4467

16,61 16,20 5 5000 16,03

16,28 4046

17,66 17,15 6 5500 16,88

17,23 3636

5

84

Lampiran 4

PERHITUNGAN DATA HASIL PENELITIAN

a. Torsi

Torsi motor (T) diperoleh dengan rumus :

T = F x r..................(kgf.m)

Keterangan ;

T : Torsi motor (kgf.m).

F : Gaya pada load cell (kgf)

r : Jari-jari efektif pulley (m)

Besarnya nilai jari-jari efektif pulley (r) = 46 mm (0, 046 m) sebagai

konstanta.

Contoh perhitungan :

Data pengujian dengan bahan bakar premium

No Putaran Mesin (rpm )

Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )

Waktu Konsumsi rerata (dt/10cc)

1 3000 8,95 101,30

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (Rp/h)

Sfc ekonomi

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777

T = F x r

T = 8,95 kgf x 0,046 m

= 0,4117 kgf.

85

Data pengujian dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell

rerata ( kgf )

Waktu konsumsi rerata

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

2

1cm

kgdt

Tekanan konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

kgcmkg

12

1 3000 9,20 5478 5

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)

Mf ekonomi (teori) (Rp/h)

Sfc ekonomi (nyata)

(Rp/HP-h)

Sfc ekonomi (teori)

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055

T = F x r

T = 9,20 kgf x 0,046 m

= 0,4232 kgf.m

b. Daya

Daya motor (P) diperoleh dengan rumus :

60752

xnTP π

=

Keterangan :

P : Daya motor ( HP )

T : Torsi motor ( kgf.m )

n : Putaran mesin ( rpm )

751 : Faktor konversi satuan kgf-m menjadi satuan HP

602π : Faktor konversi kecepatan putar (rpm) menjadi kecepatan translasi

(m/detik)

86

Contoh perhitungan :

Data pengujian dengan bahan bakar premium

No Putaran Mesin (rpm )

Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )

Waktu Konsumsi rerata (dt/10cc)

1 3000 8,95 101,30

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (Rp/h)

Sfc ekonomi

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777

607530004117,014,32

xxxxP =

4500428,7756

=P

HPP 7237,1=

Data pengujian dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell

rerata ( kgf )

Waktu konsumsi rerata

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

2

1cm

kgdt

Tekanan konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

kgcmkg

12

1 3000 9,20 5478 5

87

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)

Mf ekonomi (teori) (Rp/h)

Sfc ekonomi (nyata)

(Rp/HP-h)

Sfc ekonomi (teori)

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055

607530004232,014,32

xxxxP =

4500088,7973

=P

HPP 7718,1=

c. Konsumsi Bahan Bakar Secara Ekonomi (mf)

Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (mf ekonomi) dihitung dengan rumus :

)/......(..........arg hRpt

abbmbbxhekonomimf =

Keterangan :

mf ekonomi : Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)

mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau0,723kg)

- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau21kg/cm2)

t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

88

Contoh perhitungan :

Data pengujian dengan bahan bakar premium

No Putaran Mesin (rpm )

Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )

Waktu Konsumsi rerata(dt/10cc)

1 3000 8,95 101,30

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (Rp/h)

Sfc ekonomi

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777

h

kgRpkgxx

ekonomimf

360030,101

723,0,450010723,0 2 −

=

−

hRpekonomimf02814,0

,45 −=

hRpekonomimf /210,1599=

hRpekonomimf /210,1599=

Data pengujian dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell

rerata ( kgf )

Waktu konsumsi rerata

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

2

1cm

kgdt

Tekanan konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

kgcmkg

12

1 3000 9,20 5478 5

89

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)

Mf ekonomi (teori) (Rp/h)

Sfc ekonomi (nyata)

(Rp/HP-h)

Sfc ekonomi (teori)

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055

- h

kgRpkgx

nyataekonomimf

360027390

4,000.1501

)(

−

=

h

Rpnyataekonomimf608,7

,37500)( −=

hRpnyataekonomimf /806,4928)( =

- h

kgRpkgx

teoriekonomimf

36005478

4,000.1501903,0

)(

−

=

h

Rpteoriekonomimf5217,1

839,7134)( =

hRpteoriekonomimf /280,4688)( =

d. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Secara Ekonomi (sfc)

Konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (sfc) dihitung dengan rumus :

)/......(..........arg hHPRpPxt

abbmbbxhekonomisfc −=

Keterangan :

Sfc ekonomi : Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)

mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)

90

Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap1000cc atau 0,723kg)

- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau21kg/cm2)

P : Daya out put (HP)

t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)

Contoh perhitungan :

Data pengujian dengan bahan bakar premium

No Putaran Mesin (rpm )

Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )

Waktu Konsumsi rerata(dt/10cc)

1 3000 8,95 101,30

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (Rp/h)

Sfc ekonomi

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777

hHPx

kgRpkgxx

ekonomisfc

360030,1017237,1

723,0,450010723,0 2 −

=

−

hHPRpekonomisfc

.0485,0,45 −

=

hHPRpekonomisfc .777,927=

91

Data pengujian dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Gaya pada Load Cell

rerata ( kgf )

Waktu konsumsi rerata

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

2

1cm

kgdt

Tekanan konsumsi

⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛

kgcmkg

12

1 3000 9,20 5478 5

Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen

No Putaran Engine (rpm )

Torsi ( kgf.m )

Daya ( HP )

Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)

Mf ekonomi (teori) (Rp/h)

Sfc ekonomi (nyata)

(Rp/HP-h)

Sfc ekonomi (teori)

(Rp/HP-h)

1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055

- hHPx

kgRpkgx

nyataekonomisfc

3600273907718,1

4,1500001

)(

−

=

hHPRpnyataekonomisfc

.4804,13,37500)( −

=

hHPRpnyataekonomisfc ./807,2781)( =

- hHPx

kgRpkgx

teoriekonomisfc

360054787718,1

4,1500001903,0

)(

−

=

hHPRpteoriekonomisfc

.6961,2,7134)( −

=

hHPRpteoriekonomisfc ./055,2648)( =

92

• Hasil perhitungan berat bahan bakar premium yang dikonsumsi adalah

Vm

=ρ

xVm ρ=

Keterangan :

m = Berat premium (kg)

ρ = Massa jenis premium ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ = −

33

3 10723,0723,0 cmkgxcm

g

V = Volume premium (cm3)

33

3 100010723,0 cmxcmkgxm −=

kgm 723,0=

• Hasil perhitungan volume bahan bakar asetilen (Vbb) secara teori yang

dikonsumsi adalah

Vm

=ρ

ρmV =

Keterangan :

ρ = Massa jenis asetilen ⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

3906,0 mkg

m = Berat asetilen (kg)

V = Volume asetilen (cm3)

3906,0

4

mkg

kgV =

363 10415,4415,4 cmxmV ==

RxTPxV = untuk gas ideal dengan jumlah mol gas n = 1

Keterangan :

P= Tekanan asetilen (kg)

93

V= Volume asetilen (cm3)

R= Konstanta Boltzman = 1,38x10-23 J/oK

T= Temperatur (oK)

TRxPVxVPx Δ=Δ+Δ (cara differensial parsial) ∆T=0

0110415,421 236

2 RxcmkgxcmxVxcm

kg =⎟⎠⎞⎜

⎝⎛+⎟

⎠⎞⎜

⎝⎛ Δ

2

6

21

.10415,4

cmkg

cmkgxV −=Δ

361021,0 cmxV −=Δ

Jadi perubahan volume gas asetilen tiap 1 kg/cm2 adalah 0,21x106cm3,dimana

tanda (-) menyatakan gas menerima usaha dari luar (dari sekelilingnya).

Sehingga didapat berat bahan bakar (mbb) yang dikonsumsi secara teori yaitu :

Vm

=ρ

xVm ρ=

363

6 1021,010906,0 cmxxcmkgxm −=

kgm 1903,0=

Jadi berat gas asetilen dalam 1kg/cm2 adalah 0,1903 kg.

94

Lampiran 5

DOKUMENTASI PENELITIAN

Penempatan alat uji honda grand pada differential dinamometer

Tachometer

95

Pengambilan data dengan menggunakan Load cell

Pengambilan data dengan bahan bakar asetilen

96

Posisi alat pemisah bahan bakar

Pengaturan putaran mesin dengan bahan bakar asetilen