SKRIPSI

ANALISIS PENGARUH PENUNDAAN PENUTUPAN KATUP MASUK,TERHADAP PERFORMA MOTOR BAKAR EMPAT LANGKAH

STUDI KASUS : MESIN HONDA GX 160

Diajukan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan tingkatsarjana (S-1) pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Bengkulu

OlehReswanto

G1C009016

PROGRAM STUDI TEKNIK MESINFAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BENGKULU2014

i

ii

iii

iv

MOTTO

TIADA SUKSES TANPA KESUNGGUHAN

KUYAKINI BAHWA APA YANG KUPERJUANGKAN

TIDAK AKAN SIA-SIA MANJADDA WA JADDA

INSYA ALLAHAMIN

PERSEMBAHAN

ALHAMDULILLAHIRABBILALAMIN..............

Dengan doa dan rasa syukur yang ku panjatkan pada Mu ya ALLAH, kinidapat kuselesaikan kewajiban pertama ku untuk dapat melangkah majumengembangkan sayap ini agar menjadi lebih baik. Skripsi ini kupersembahkanuntuk Nusa, Bangsa dan Agama ku, kupersembahkan untuk kedua malaikat takbersayap ku bpk.Solikin dan ibu Musiyam yang selalu mengiringi langkah kudalam setiap doanya dan setiap tetes keringat yang tertetes demi aku, untuk setiapnasihat dan sabar mu demi yang terbaik buat ku. serta kupersembahkan untuk :

Almamaterku (Teknik Mesin Unib) Untuk himpunan ku (HMM) Organisasi ku (Menwa) senior dan junior ku disana Untuk kedua adik ku Irwan Syahputra dan Chandra Syahputra kalian

adalah semangat ku.

Untuk om Idial dan bibi Susi sebagai oarng tua kedua ku

Untuk seseorang yang ada di hatiku yang telah meberikan sejutasemangat, sejuta inspirasi dan sejuta motivasi

Untuk kawan-kawan Teknik Mesin 2009 terhebat

Untuk seluruh junior dan senior ku di Teknik Mesin Unib.

vKATA PENGANTAR

Alhamdulillahirobballalamin segala puji dan syukur, ku panjatkan ataskehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayah-Nya penulis dapatmenyelesaikan penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini.

Penelitian tugas akhir dengan judul ANALISIS PENGARUHPENUNDAAN PENUTUPAN KATUP MASUK TERHADAP PERFORMAMOTOR BAKAR EMPAT LANGKAH STUDI KASUS : MESIN HONDAGX 160 dimaksudkan untuk memenuhi salah satu syarat guna mendapatkangelar sarjana pada Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik UniversitasBengkulu

Dalam melakukan penelitian dan penulisan laporan tugas akhir ini penulismengucapkan terimakasih sebesar-besarnya kepada :

1. Kepada kedua orang tua saya Ibu Musiyem dan Bpk Solikin atas setiaptetes keringat yang Engkau keluarkan demi anak mu, atas doa-doa yangKau lontarkan disetiap sujud Mu dan motivasi yang Engkau berikandemi kebaikan kan anak Mu.

2. Bpk. Agus Nuramal.,ST.MT selaku Dosen pembimbing utama yangtelah bersedia membimbing, meluangkan waktu serta tenaga untukmembantu menyelesaiakan tugas akhir saya tanpa lelah.

3. Bpk. Angky Puspawan.,ST.M.eng sebagai dosen pembimbingpendamping, yang juga telah membantu saya dalam menyelesaikanpenulisan laporan tugas akhir dan terimakasih atas motivasi-motivasiyang diberikan.

4. Bpk. Erinofiardi.,ST.MT sebagai ketua penguji yang telah banyakmembantu dalam saya lebih memahami tugas akhir saya.

5. Bpk. Hendri Van Hoten.,ST.MT sebagai penguji kedua yang jugabnayak memeberikan masukan-masukan tentang tugas akhir saya agarmenjadi lebih baik .

vi

6. Bpk. Dr.Eng.Hendra.,ST.MT selaku ketua Program Studi TeknikMesin Universitas Bengkulu.

7. Kepada seluruh dosen teknik mesin Universitas Bengkulu.8. Staf progarm studi teknik mesin yang telah membantu dalam segala

bidang administrasi.9. Kepada senior bang Yoga Kurniawan, bang Dedi Ariwibowo, bang

Nopriyansah, bang Aldinata, bang Leo yang juga telah membantusaya melakukan penelitian dan pengambilan data.

10. Kepada kawan seperjuangan Iskandar Muda, Delta A panji,Wahyudi Kurniawan, Destu Rizal dkk, Andy Aditya yang telahmembantu dalam pengambilan data.

11. Kepada Nanang Jatmika, Soleh, Dede Andika dan seluruh kawanseperjuangan 2009

12. Trimakasih kepada seluruh asisten yang telah membantu dalam segiapapun dalam menyelesaikan penelitian ini.

13. Untuk semua kawan kos yang telah mengerti dan membantu dalammengkondisikan kos jadi tenang saat melakukan penulisan laporan.

Penulis menyadari bahwa penulisan laporan Tuga Akhir ini masih jauhdari sempurna, Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yangmembangun sebagai masukan untuk penyempurnaan penulisan ini di masamendatang. Penulis berharap laporan tugas akhir ini dapat bermanfaat. SemogaAllah SWT selalu melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya kepada kita semua.Amin Ya Robbal alamin.

Bengkulu, Februari 2014

Penulis,

vii

DAFTAR ISI

Halaman

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

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

HALAMAN PERNYATAAN...................................................................... ii

MOTTO ...................................................................................................... iv

HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................. iv

KATA PENGANTAR.................................................................................. v

DAFTAR ISI vi

DAFTAR GAMBAR.................................................................................... x

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xii

DAFTAR SIMBOL ..................................................................................... xiii

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

ABSTRACT ................................................................................................... xv

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang........................................................................ 1

1.2. Tujuan Penelitian.................................................................... 21.3. Manfaat Penelitian.................................................................. 21.4. Batasan Masalah .................................................................... 3

1.5. Sistematika Penulisan............................................................. 3BAB II DASAR TEORI

2.1 Definisi Motor Bakar.............................................................. 52.1.1. Mesin Pembakaran Luar .............................................. 4

viii

2.1.2. Mesin Pembakaran Dalam............................................ 42.2 Klasiffikasi Motor Bakar Menurut Siklus Kerjanya ............. 5

2.2.1. Motor Diesel ................................................................. 52.2.2. Motor Bensin ................................................................ 6

2.3 Klasifikasi motor bakar menurut lagkah kerjanya.................. 62.3.1. Motor 2 Langkah .......................................................... 62.3.2. Motor 4 Langkah .......................................................... 7

2.4 Siklus Thermodinamika Motor Bakar .................................... 82.4.1. Siklus Otto.................................................................... 82.4.2. Siklus Atkinson ............................................................. 9

2.5 Komponen Utama Motor Bakar ............................................ 102.5.1. Karburator(Carburator) ............................................... 102.5.2. Injektor ......................................................................... 112.5.3. Blok Silinder(Cylinder) ................................................ 112.5.4. Kepala Silinder(Head Cylinder)................................... 122.5.5. Torak(piston) ................................................................ 122.5.6. Batang Penghubung(Piston Road) ............................... 122.5.7. Busi( Spark Flug) ......................................................... 122.5.8. Katup(Valve)................................................................. 132.5.9. Poros Engkol(Crank Shaft)........................................... 132.5.10. Noken As(Camshaft) .................................................. 14

2.6 Induksi Udara(Air Induction) ................................................ 172.7 Efisiensi Volumetrik(Volumetric Efficiency) ........................ 182.8 Efisiensi Thermal(Thermal Efficiency) .................................. 192.9 Performa Motor Bakar............................................................ 19

2.9.1. Torsi(Torsion) .............................................................. 202.9.2. Daya(Power)................................................................. 202.9.3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik(SFC) ........................ 22

2.10 Dinamometer(Dynamometre)................................................ 222.11 Mesin Honda GX 160 ........................................................... 232.12 Penelitian Terdahulu ............................................................. 24

ix

BAB III METODELOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian.......................................................... 253.2 Diagram Alir Perhitungan ...................................................... 273.3 Alat dan Bahan penelitian....................................................... 28

3.3.1. Alat ............................................................................... 283.3.2. Bahan............................................................................ 31

3.4 Persiapan Pengujian................................................................ 343.5 Prosedur Pengujian dan Pengambilan Data............................ 363.6 Prosedur Perhitungn data ....................................................... 38

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Profil Camshaft ............................................................... 404.2 Data Hasil Pengujian ............................................................... 40

4.2.1. Putaran Mesin Maksimum.............................................. 41

4.2.2. Data Hasil Pengukuran camshaft Standar....................... 424.2.3. Data Hasil Pengukuran camshaft Modifikasi ................. 43

4.3 Hasil perhitungan .................................................................... 44

4.3.1. Menghitung Torsi Mesin ................................................ 444.3.2. Menghitung Daya Mesin ............................................... 454.3.3. Menghitung SFC............................................................. 45

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan.............................................................................. 535.2 Saran ........................................................................................ 54

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xDAFTAR GAMBAR

Gambar2.1 langkah torak mesin bensin 4 langkah..........................................................7

Gambar 2.2 Diagram P-V siklus Otto ideal ...................................................................8

Gambar 2.3 Diagram T-V siklus Otto ideal ..................................................................8

Gambar 2.4 Siklus Otto aktual ........................................................................................9

Gambar 2.5 Diagram P-V siklus Atkinson ...................................................................... 9

Gambar 2.6 Diagram T-S siklus Atkinson...................................................................... 10

Gambar 2.7 Bagian komponen mesin motor bakar .........................................................13

Gambar 2.8 Camshaft ......................................................................................................14

Gambar 2.9 Macam-macam profil Camshaft ..................................................................15

Gambar 2.10 Bagian-bagian knok pada Camshaft ..........................................................16

Gambar 2.11 Bagian-bagian pada Camshaft ...................................................................17

Gamabr 2.12 Grafik hubungan antara daya dan torsi terhadap putaran mesin................21

Gambar 2.13 Alat tes Prestasi Motor Bakar ....................................................................23

Gambar 3.1 Diagram alir .................................................................................................25

Gambar 3.2 diagram alir analisa perhitungan..................................................................27

Gambar 3.3 Alat dinamometer brake ..............................................................................28

Gambar 3.4. Skema Dynamometer Brake .......................................................................39

Gambar 3.5 Tachometer ..................................................................................................30

Gambar 3.6 labu ukur ......................................................................................................30

Gambar 3.7 Dial indikator ...............................................................................................31

xi

Gambar 3.8 Mesin Honda GX 160..................................................................................31

Gambar 3.9. Profil Intake Camshaft Standar...................................................................33

Gambar 3.10 Skema Profil IntakeCamshaft Standar.......................................................33

Gambar 3.11 Profil Intake Camshaft Yang Telah Di modifikasi ....................................33

Gambar 3.12 Skema Profil modifikasi Intake Camshaft.................................................34

Gambar 3.13 Skema Pemasangan Labu Ukur .................................................................35

Gambar 4.1 Grafik perbandingan Torsi camshaft standar dan Torsi Camshaftmodifikasi..........................................................................................................................48

Gambar 4.2 Grafik perbandingan Daya camshaft standar dan Daya Camshaftmodifikasi..........................................................................................................................48

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) padapenggunaan camshaft standar dan camshaft yang telah dilakukan perubahan. ................51

xii

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Tabel spesifikasi mesin Honda GX 160 ..........................................................32

Tabel 3.2. Tabel Contoh Pengambilan Data Pengujian....................................................37

Tabel 4.1. Data camshaft ..................................................................................................40

Tabel 4.2. Perbandingan Putaran Maksimum Antara Camshaft Standar DanCamshaft Yang Dilakukan perubahan. ......................................................................41

Tabel.4.3. Hasil pengukuran camshaft standar.................................................................42

Tabel 4.4. Hasil Pengukuran Camshaft Yang Telah Dilakukan modifikasi ....................43

Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Camshaft Kondisi Standar .................................................46Tabel 4.6. Hasil Peritungan Camshaft Yang Telah Dilakukan perubahan.......................47

xiii

DAFTAR SIMBOL

Simbol Arti Simbol Satuan

P Daya motor hp

T Torsi N m

Teng Torsi pada mesin N m

Tdyn Torsi pada Dinamometer N m

F Gaya N

SFC Spesific Fuel Consumption kg/hp.h

xiv

ABSTRAK

Penelitian ini menganalisis pengaruh penundaan penutupan katup masukterhadap performa mesin pada mesin honda GX-160. Hal tersebut dilakukanguna memodifikasi siklus otto untuk mendekati karakteristik dari siklus atkinson.Penundaan penutupan katup dilakukan dengan cara merubah profil camshaftsehingga terjadinya penundaan penutupan katup masuk. Kemudian hasil dibandingkan dengan kondisi camshaft standar. Hasil penelitian pada kondisicamshaft standar ini, untuk nilai torsi yang tertinggi dihasilakan pada putaranmesin 2400 rpm yaitu 5.50 N.m, sedangkan untuk nilai torsi terendah padaputaran mesin 4300 rpm yaitu 0.86N.m. Dan pada kondisi camshaft yang telahdimodifikasi, nilai torsi yang tertinggi dihasilkant pada putaranmesin 2800 rpm2.36N.m dan untuk nilai torsi terendah pada putaran mesin 4300 rpm yaitu0.65N.m. Daya tertinggi yang dihasilkan pada kondisi camshat standar yaitu2600 rpm yaitu 1.91 hp dan untuk nilai daya terendah terletak pada putaranmesin 4300 rpm yaitu 0.52 hp, serta pada kondisi camshaft yang telahdimodifikasi daya tertinggi pada putaran mesin3200 rpm yaitu 0.98 hp dan dayaterendah pada putaran mesin 4300 rpm yaitu 0.39 hp. Nilai torsi dan daya yangdihasilkan cenderung lebih tinggi dengan menggunakan camshaft standar.Komsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang dihasilkan pada kondisi standarcenderung lebih rendah di bandingkan dengan kondisi camshaft yang telahdilakukan modifikasi, pada camshaft standar yang nilai terendahnya padaputaran mesin 2600 rpm yaitu 0.38kg/hp.h, dan SFC terendah pada camshaftyang telah dimodifikasi yaitu pada putaran mesin 3200 rpm yaitu 0.91 kg/hp.h.

Kata kunci : penundaan penutupan katup, camshaft. Performa motor bakar.

xv

ABSTRACT

This research analyzed the influence of delaying on the closing valveintake toward the machine performance in Honda GX-160. It is conduct to modifythe cycle of otto to make it closer to the characteristic of Atkinson cycle. Thedelaying of the closing by changing the camshafts profile causes the delaying of

the valve closing process. Then, the result was compared with the standardcamshaft. In the standard condition, the higher torsion found on the 2400 rpm oron 5.50 N.m, on the other hand the lower torsion was on the 4300 rpm or on0.86N.m. In the modify condition, the higher torsion found on the 2800 rpm or on2.36N.m, and the lower torsion was on the 4300 rpm or on 0.65N.m. The higherpower was got in the standar camshaft condition on 2600 rpm or on 1.91 hp andfor the lower power war on 4300 rpm or on 0.52 hp. Also in the modify camshaftcondition, the higher power was on 3200 rpm or on 0.98 hp and the lower poweron 4300 rpm or on 0.39 hp. The higher torsion and the power was got in thestandard camshaft condition. Spesific Fuell Consumtion (SFC) in standardcondition was lower than modify camshaft condition. On standard camshaft thelower value was on 2600 rpm or on 0.38kg/hp.h,and the lower SFC in the modifycamshaftwas on 3200 rpm or on 0.91 kg/hp.h.

Key words: delaying on the closing valve, camshaft, the combustion enginepreformance.

.

1BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangPada dasarnya motor bensin atau biasa disebut dengan mesin Otto adalah

salah satu jenis mesin yang bekerjanya menggunaknan energi panas dimanaenergi panas dihasilkan dari reaksi pembakaran bahan bakar dan udara didalamruang silinder, hasil pembakaran tersebutlah yang kemudian dapat menimbulkangerak.

Dalam langkah kerjanya mesin bensin memiliki sebuah siklus yaitu siklusOtto, langkah kerjanya berawal dari langkah hisap dimana piston bergerak dariTMA ke TMB , kemudian dilanjutkan dengan langkah kompresi piston bergerakdari TMB menuju TMA dan diakhir langkah kompresi dimana piston beradaTMA kemudian terjadilah pembakaran dengan volume tetap hasil daripembakaran tersebut terjadilah usaha karena piston terdorong bergerak dari TMAke TMB atau biasa disebut dengan langkah ekspansi, kemudian yang terakhiradalah langkah buang dari kondisi piston berada pada TMB hingga TMAvolumenya tetap. Dalam hal ini guna mendapatkan nilai efisiensi yang baikdilakukan penelitian dengan memodifikasi siklus Otto dengan melakukanpendekatan terhadap siklus Atkinson, dimana kita ketahui bahwa siklus Atkinsonmemiliki efisiensi yang baik. Yang membedakan kenapa siklus Atkinson dengansiklus Otto adalah langkah buangnya yaitu terjadi pada tekanan tetap dan volumetidak tetap. Dalam kata lain pada siklus Atkinson langkah ekspansi yang terjadilebih panjang dan langkah kompressi yang lebih pendek dari langkah ekspansi,sehingga volume dalam siklus tersebut lebih besar dari pada siklus otto karenavolume lebih besar sehingga didapat efisiensi thermal yang lebih baik.

Sehingga dalam melakukan pendekatan pada siklus otto terhadap siklusAtkinson yaitu dengan melakukan penundaan penutupan katup masuk, bertujuanuntuk mendapatkan karakteristik yang sama dengan siklus Atkinson yaitu langkahkompressi yang lebih pendek dari langkah ekspansi. Untuk melakukan penundaanpenutupan pada katup masuk maka akan dilakukan perubahan bentuk profilCamshaft pada bagian intakenya, dengan demikian maka memungkinkan bahan

2bakar dan udara akan dapat tetap masuk kedalam ruang silinder pada saat pistonmulai bergerak dari TMA ke TMB, dalam kata lain terjadi delay langkahkompressi, sehingga dapat mendekati karakteristik dari siklus Atkinson. Olehkarena itu dilakukan penelitian untuk mengetahui pengaruh penundaan penutupankatup masuk terhadap performa mesin yang dihasilkan.

1.2. Tujuan PenelitianAdapun tujuan dari penelitian ini yaitu:

1. Untuk Mengetahui performa mesin yang dihasilkan diantaranya yaitu :torsi, daya, konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) yang dihasilkan mesinHonda GX-160 setelah dilakukan penundaan penutupan katup masuk.

2. Mengetahui perbandingan putaran mesin maksimum denganmenggunakan Camshaft yang telah dilakukan modifikasi dan camshaftstandar.

1.3 Manfaat PenelitianDari pengujian yang dilakukan adapun manfaat yang akan kita dapatkan

yaitu :

1. Mengetahui pengaruh penundaan katup masuk terhadap performa mesin.2. Bahan referensi jika akan melakukan improvisasi terhadap mesin motor

kita.

1.4 Batasan MasalahUntuk membatasi luasnya permasalahan yang terjadi pada motor bakar 4

langkah, maka penulis hanya membahas pengaruh penundaan katup masukdengan cara melakukan perubahan derajat pada Camshaft mesin Honda GX-160terhadap performa dan efisiensi bahan bakar yang terjadi.

1. Objek mesin adalah honda GX-1602. Modifikasi dilakukan pada Camshaft dibagian profil intake3. Perubahan dilakukan hanya untuk melakukan penundaan penutupan katup

masuk.

4. Putaran mesin mula-mula 4500 rpm

35. Bahan bakar yang di gunakan dalam penelitian ini hanya menggunakanbahan bakar bensin.

6. Pengamatan dilakukan hanya pada pengaruh penundaan katup masukterhadap torsi, daya dan konsumsi bahan bakar spesifik (SCF).

7. Camshaft yang digunakan adalah camshaft baru.

1.5. Sistematika PenulisanDalam melakukan penyusunan laporan tugas akhir ini adapaun sistematika

penulisan terdiri dari beberapa bab dan subbab yaitu sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Berisi latar belakang, tujuan penelitian, manfaat penelitian, batasanmasalah dan sistematika penulisan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Berisi tentang penjelasan motor bakar, komponen utama motor bakar,parameter-parameter performa motor bakar, teori dasar dinamometer danpenelitian terdahulu tentang motor bakar.

BAB III METODE PENELITIAN

Berisi diagram alir penelitian, diagram alir perhitungan, alat dan bahanpenelitian, persiapan pengujian, prosedur pengambilan data dan prosedurperhitungan data.

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASANPada bab bagian ini berisi data hasil pengukuran Camshaft, data hasil

pengujian, dan hasil perhitungan data dalam bentuk tabel dan grafik sertapembahasanya.

BAB V PENUTUP

Pada bab ini berisi tentang kesimpulan-kesimpulan yang diperoleh daripenelitian yang dilakukan serta saran untuk melakukan penelitian lebih lanjut.

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

4BAB IIDASAR TEORI

2.1 Definisi Motor Bakar Secara Umum.Ditinjau secara umum motor bakar adalah salah satu jenis mesin kalor.

Mesin kalor adalah mesin yang dapat bekerja menggunakan energi panas dimanaenergi panas diubah menjadi energi gerak. Energi panas tersebut dihasilkan dariproses perubahan energi kimia yaitu dari bahan bakar setelah terjadipembakaran.(Kiyaku dan murdana,1998). Dan jika dilihat dari cara mendapatkanpanas mesin kalor dibedakan menjadi dua yaitu mesin pembakaran luar dan mesinpembakaran dalam:

2.1.1 Mesin Pembakaran Luar (External Combustion Engine)Mesin pembakaran luar adalah mesin dimana proses pembakaran bahan bakar

atau proses mendapatkan panas berasal dari luar, yang kemudian panasditransferkan ke fluida. Dalam hal tersebut fluida yang dimaksud adalah air,dimana pada mesin pembakaran luar terdapat tangki atau ketel yang berisi air dankemudian di panaskan. Dari proses tersebut maka terjadilah perubahan kimia dariair yang di panaskan di dalam ketel kemudian berubah menjadi uap panas, uaptersebutlah yang di teruskan ke turbin sehingga terjadilah perubahan energi kimiadari zat cair menjadi uap panas yang di teruskan ke turbin sehingga menjadienergi gerak.

Dalam kehidupan sehari-hari mesin pembakaran luar biasa digunakan dalamsekala besar yaitu seperti pembangkit listrik tenaga uap, karena kontruksi menurutposisi mesin tersebut tergolong dalam mesin berat atau motor tetap, sehinggadalam perancangan mesin tersebut digunakan untuk mendapatkan daya yangsangat besar. Dan dalam penggunaan bahan bakarnya mesin ini bervariasi bisamenggunakan bahan bakar cair, gas, dan padat.

2.1.2 Mesin Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine)Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang melakukan proses

pencampuran bahan bakar dan udara serta pembakaran terjadi didalam silinder.Pada mesin pembakaran dalam untuk dapat merubah energi kimia yaitu bahan

5bakar dan udara menjadi energi mekanis terjadi beberapa langkah kerja di dalamsilinder, pertama terjadi pencampuran bahan bakar terlebih dahulu di dalamsilinder kemudian terjadi kompresi dimana udara dan bahan bakar yang tercampurterjadi perubahan tekanan yang sangat tinggi baru terjadilah pembakaran, darihasil pembakaran tersebut mendorong piston dan kemudian menggerakakan porosengkol.

Mesin pembakaran dalam penggunaanya dalam kehidupan sehari-hari itusangat dirasakan karena keberadaanya sangat membantu kehidupan manusia saatini, yang sering kita jumpai yaitu mesin kendaraan bermotor roda dua maupunroda empat. Jika di lihat menurut posisinya mesin pembakaran dalam banyakdigolongkan sebagai mesin bergerak atau mesin ringan meskipun ada beberapamesin pembakaran dalam yang tergolong dalam mesin berat atau mesin tetapyang digunakan diskala industri seperti marien enggine atau biasa kita sebutmesin kapal. Dalam penggunaan bahan bakar mesin pembakaran dalam tidakmenggunakan bahan bakar padat.

2.2 . Klasifikasi Motor Bakar Menurut Siklus Kerja2.2.1. Motor Diesel

Pada umumnya mesin diesel banyak digunakan pada kendaraan yangmembutuhkan torsi yang sangat besar seperti alat berat, mobil yang dipergunakanmembawa beban yang sangat berat dan ada juga digunakan pada beberapa minivan dan mini bus.

Motor diesel adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam. Prosespembakaran yang terjadi di dalam silinder tidak menggunakan percikan bunga apiyang dihasilkan dari busi seperti pada motor bensin, akan tetapi hanya udara yangdikompresikan di dalam ruang bakar sehingga terjadi tekanan yang sangat tinggi .Dengan terjadi tekanan tinggi maka temperatur di dalam ruang bakar tersebutmenjadi sangat panas. Kemudian bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang bakardi akhir langkah kompresi sehingga bercampurlah bahan bakar dan udara yangsangat panas tersebut maka dengan sendirinya bahan bakar akan terbakar. Dariproses pembakaran yang terjadi di ruang bakar maka terjadilah gaya dorongterhadap torak sehingga menggerakan torak melakukan langkah berikutnya,

6dimana torak tersebut dihubungakan degan poros engkol sehingga terjadilahperubahan energi kimia yaitu bahan bakar dan udara setelah terjadi pemanasandan pembakaran berubah menjadi energi mekanis atau gerak.

2.2.2. Motor Bensin

Mesin bensin atau biasa kita sebut dengan mesin Otto mesin yangmelakukan pembakaran di dalam silinder atau biasa di sebut mesin pembakarandalam. Dimana awal mula pembakaran diawali dari nyala busi di ruang bakar.Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel yang membedakannya yaitu didalammetode pencampuran bahan bakar dengan udara, serta proses pembakarannya.Pada mesin bensin pembakarannya selalu menggunakan nyala busi untuk prosespembakaran. Pencampuran bahan bakar dan udara pada mesin bensin ke ruangbakar pada umumnya terjadi sebelum masuk ke ruang bakar yaitu terjadi dikarburator, setelah terjadi pencampuran bahan bakar dan udara terjadi langkahhisap dimana katup masuk akan membuka sehingga bahan bakar dan udara masukkedalam ruang bakar terjadi kompresi, pembakaran dan kemudian pembuangangas sisa, dimana pada proses pembuangan melewati katup buang pada saatlangkah buang katup buang akan membuka. Dewasa ini mesin bensin modernjuga telah mengaplikasikan sistem injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruangbakar untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuranudara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanyamengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Pada motor bensin jika menggunakan sistem injeksipencampuran bahan bakar terjadi diluar silinder dimana pada sistem injeksipengaturan pencampuran bahan bakar dan udara telah menggunakan sensorelektronik.

2.3 Klasifikasi motor bensin menurut langkah kerjanya2.3.1. Motor 2 Langkah

Motor 2 langkah adalah salah satu jenis motor bensin, dimana pada motor2 langkah proses terjadinya perubahan energi kimia menjadi energi mekanisterjadi dalam 2 langkah piston atau dalam satu siklus terjadi dua langkah kerjapiston. Langkah pertama yaitu langkah hisap dan kompresi Dimana proses awal

7pada motor 2 langkah ini terjadi pergerakan piston dari TMA (titik mati atas) keTMB (titik mati bawah). Dimana pada saat piston berada pada TMA, saat pistonbergerak ke titik mati bawah terjadilah kompresi pada bak engkol atau salurantransfer. Saat piston melewati saluran buang (exhaust) maka gas sisa pembakaranakan keluar serta saat piston melewati saluran hisap campuran bahan bakar,udaradan oli akan masuk ke ruang bakar. Langkah kedua adalah pembakaran dan buangsetelah terjadi kompresi atau piston bergerak ke titik mati atas maka terjadilahproses pembakran dan begitulah seterusnya.

2.3.2. Motor 4 LangkahMesin 4 langkah adalah motor pembakaran dalam yang dimana terjadi 4

langkah kerja piston dalam satu siklus. pertama adalah langkah hisap dimanapiston akan bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah),kemudian pada saat itu katup masuk (intake) akan terbuka maka campuran bahanbakar,udara akan masuk dalam ruang bakar. Langkah kedua adalah langkahkompresi dimana piston akan bergerak dari TMA ke TMB sehingga bahan bakardan udara yang telah tercampur akan tertekan. Langkah ketiga pembakaran ataulangkah usaha pada saat langkah kompresi hingga pembakaran itu terjadi sangatcepat karena campuran udara dan bahan bakar telah terjadi tekanan makaterjadilah pembakaran dimana proses pembakaran di mulai dari percikan api padaujung busi. Langkah ke empat adalah langkah buang dimana setelah terjadi usahaatau pembakaran maka piston akan bergerak dati TMA ke TMB dan saat itu katupbuang atau exhaust akan terbuka sehingga gas sisa pembakaran akan keluarmelalui katup buang, begitulah proses yang terjadi pada motor 4 langkah.

Gambar 2.1 langkah torak mesin bensin 4 langkah (Nathan,2012)

82.4. Siklus Termodinamika Motor BakarDalam memahami mekanisme kerja pembakaran pada motor bakar, akan

lebih mudah di jelaskan dengan menggunakan analisis siklus termodinamika.Pada motor bakar terdapat siklus ideal dan aktual, dimana siklus ideal harusmemiliki kesamaan terhadap siklus aktual.

2.4.1. Siklus OttoSiklus Otto ideal digambarakan dalam bentuk diagram P-V dan diagram

T-S gambar 2.2 seperti di bawah ini.

Gambar 2.2 Diagram P-V siklus Otto ideal (Karnowo dkk, 2008)

Gambar 2.3 Diagram T-V siklus Otto ideal( Willard W Pulkrabek)

9Adapun keterangan proses terjadinya pembakaran pada mesin bensin /mesin otto pada siklus ideal adalah sebagai berikut:1. langkah 1-2 kompresi isentropis

2. langkah 2-3 penambahan panas atau pembakaran pada volume tetap3. langkah 3-4 ekspansi4. langkah 4-1 pembuangan panas pada volume tetap

Siklus Otto aktual dapat dilihat pada gambar 2.4 dibawah ini:

Gambar 2.4.siklus otto aktual(Karnowo dkk, 2008)

2.4.2. Siklus Atkinson

Siklus Otto ideal digambarakan dalam bentuk diagram P-V dan diagramT-S gambar 2.5 dan 2.6 seperti di bawah ini:

Gambar 2.5. Diagram P-V siklus Atkinson (Willard W Pulkrabek)

10

Keterangan :

1. langkah 1-2 kompresi isentropis

2. langkah 2-3 penambahan panas atau pembakaran pada volume tetap3. langkah 3-7 ekspansi

4. langkah 4-1 pembuangan panas pada tekanan tetap

Gambar 2.6. Diagram T-S siklus Atkinson (Willard W Pulkrabek)

2.5. Komponen Utama Motor Pembakaran DalamAgar mempermudah dalam memahami proses perubahan energi kimia dari

bahan bakar dan udara yang terjadi di dalam ruang bakar selama prosespembakaran pada motor pembakaran dalam sehinga berubah menjadi energimekanis atau gerak, kita terlebih dahulu memahami komponen-komponen yangterdapat pada motor pembakaran dalam tersebut dari komponen permesinanhingga kelistrikan yang terdapat pada motor pembakaran dalam, komponen-komponenya adalah sebagai berikut :

2.5.1. KarburatorMotor bensin adalah motor yang yang mendapat energi mekanis atau

gerak dari perubahan energi kimia dimana energi kimia tersebut adalah bahanbakar bensin dan udara. Untuk melakukan pembakaran pada ruang bakar padamotor bensin udara dan bahan bakar harus tercampur terlebih dahulu barukemudian masuk keruang bakar. Tempat pencampuran bahan bakar dan udarapada motor bensin adalah karburator, di karburator inilah akan terjadiperbandingan pencampuran udara dengan bahan bakar secara otomatis. Karena

11

pada dasarnya perbandingan yang ideal antara bahan bakar dan udara adalah 1 kgbensin membutuhkan15 kg udara untuk terjadi pembakarn yagn ideal. dalamperbandingan udara dan bahan bakar ada istilah campuran kaya dan miskin,dimana dapat di sebut campuran kaya jika udara yang digunakan untuk membakarbensin di atas 15 kg dan jika udara yang digunakan di bawah 15 kg disebutcampuran miskin, untuk kecepatan yang tinggi dan beban yang beratmembutuhkan campuran yang kaya dan jika untuk putaran mesin normal ataubeban ringan maka dibutuhkan campuran miskin ( Marsudi,2013).

3.5.2. Injektor (injector)Selain karburator alat yang digunakan untuk mencampur bahan bakar dan

udara ada juga yang di sebut dengan injektor. Injektor adalah alat yang digunakanpada mesin injeksi. Injektor merupakan sebuah nozel yang berguna untukmengkabutkan bahan bakar di saluran masuk kedalam ruang bakar atau langsungdidalam ruang bakar, kemudian bahan bakar yang telah di kabutkan dantercampur udara masuk kedalam ruang bakar setelah di kompresi barulah terjadiproses pembakaran.

2.5.3.Blok Silinder (Cylinder Block)Blok silinder pada motor pembakaran dalam merupakan tempat terjadinya

proses pembakaran (jacobs dan harrel, 1983). Pada blok silinder inilah prosesperubahan energi kimia menjadi energi mekanis pada motor pembakaran dalam.Dimana udara dan bahan bakar yang telah tercampur kemudian terhisap ke dalamsilinder di bakar di dalam silinder ini, proses pembakarannya terjadi karenaadanya kompresi dari torak dan adanya percikan bunga api pada motor bensin.Dengan kondisi tersebut maka keadaan di ruang silinder sangat panas sehinggabiasanya material yang digunakan dalam pembuatan blok silinder adalah materialyang tahan terhadap panas, penghantar panas yang baik dan tahan terhadapgesekan karena blok silinder adalah tempat bekerjanya torak bahan yang biasadigunakan seperti dari baja tuang. Dijelaskan oleh Jalius Jama Wagino pada bukuteknik sepeda motor 2008 Daya pada motor bakar biasanya dapat di ketehui daribesarnya isi silinder tersebut semakin besar isi silinder maka akan semakin besardaya yang dihasilkan dan sebaliknya.

12

2.5.4.Kepala Silinder (Cylinder Head)Kepala silinder merupakan salah satu komponen utama yang berhubungan

dengan blok silinder. Kepala silinder terpasang pada blok silinder di bagian atas,katup hisap yang berguna untuk memasok campuran bahan bakar dan udara dankatup buang yang digunakan untuk membuang gas sisa pembakaran terpasangsejajar di bagian atas kepala silinder.Dan untuk bahan yang biasa digunakanadalah baja paduan alumunium pemilihan bahan ini agar memenuhi syaratpenggunaan yang sesuai dengan kondisi kerja kepala silinder tersebut yaitu bahanyang tahan terhadap temperatur tinggi, dan dapat membatasi terjadinya pemuaian(Wagino, 2008).

2.5.5.Torak (Piston)Piston atau torak merupakan salah satu komponen yang sangat vital

keberadaanya dalam motor bakar. Piston pada motor bakar digunakan untukmelakukan pemberian kompresi pada ruang bakar sehingga terjadi pembakaran,kemudian piston digunakan untuk meneruskan daya yang dihasilkan olehpembakaran ke poros engkol menggunakan batang penghubung (wagino.2008).Jika dilihat dari kondisi kerjanya material piston yang digunakan pada motorpembakaran dalam harus memiliki karakteristik tahan terhadap keausan akibatgesekan, ringan, penghantar panas yang baik, dan memiliki sifat pemuaian yangkecil serta tahan terhadap temperatur tinggi.Serta piston memiliki alur ring (ringgroove) yang biasanya tempat meletakkan ring piston.

2.5.6.Batang Penghubung (Coneccting Road)Adalah komponen mesin yang bekerja di dalam blok silinder sebagai

batang penghubung kerja dari torak/piston ke poros engkol (Marsudi, 2013)

2.5.7. Busi (Spark Flug)Busi pada motor bensin adalah sebagai inisiasi pembakaran pada ruang

bakar karena busi berfungsi bunga api, bunga api tersebutlah yang memicupembakaran pada ruang bakar. Terjadinya percikan bunga api pada busi karenakomponen yang terdapat pada busi tersebut dirancang untuk dapat memercikanapi setelah mendapat arus listrik dari aki yang diteruskan ke CDI ke koil lalu kebusi, maka terjadilah percikan bunga api.

13

2.5.8. Katup (Valve)Katup adalah bagian komponen mesin 4 langkah yang terpasang pada

kepala silinder, jumlah katup pada motor pembakaran dalam sangat bervariasitergantung pada jenis mesin dan jumlah silinder. Akan tetapi berapapun jumlahkatup, katup ini hanya berfungsi sebagai pintu masuk campuran bahan bakar danudara pada mesin bensin, dan sebagai pemasukan udara pada mesin diesel, katupini biasa disebut sebagai katup masuk. Dan fungsi katup yang lainya adalahsebagai pintu keluar dari gas sisa pembakaran atau biasa disebut sebagai katupbuang. Proses terjadinya pembukaan dan penutupan serta seberapa lamapembukaan katup pada katup masuk dan keluar, diatur oleh Camshaft atau nokenas (Wagino, 2008).

2.5.9. Poros Engkol ( Crank Shaft)Poros engkol adalah bagian komponen mesin berguna untuk merubah

gerak translasi piston menjadi gerak rotasi, dimana dari gerak rotasi yang terjadipada poros engkol dapat menentukan waktu membuka atau menutup katup masukdan katup keluar pada ruang pembakaran melalui penghubung poros Camshaft(Wagino, 2008). bagian dari komponen mesin dapat dilihat seperti gambar 2.3.5dibawah ini :

Gambar 2.7. Bagian komponen mesin motor bakar ( Wagino, 2008)Keteranan gambar :

14

1. Poros engkol (crank shaft).2. Batang penghubung (Piston Road)3. Torak (Piston)4. Katup masuk (Intake Valve) dan katup buang (Exhaust Valve)5. Noken as (Camshaft)6. Busi (Spark Flug)7. Aliran pendingin (Cooling Flow)

2.5.10. Camshaft ( Noken as )Camshaft atau bisa disebut dalam keseharian perbengkelan adalah noken

as adalah salah satu komponen yang sangat penting pada motor pembakarandalam bertorak 4 langkah baik pada motor bensin ataupun motor diesel. Camshaftadalah sebagai penggerak katup (valve) baik itu katup masuk (intake valve) ataukatup buang(exhaust valve) (Wagino, 2008). Di bawah ini dapat dilihat gambarCamshaft.

Gambar 2.8.Camshaft (Siswanto dkk, 2012)

Camshaft adalah bagian komponen mesin pada motor bakar bertorak yangmemiliki dua fungsi yaitu sebagai pengatur bukaan dan penutupan katup, baikkatup masuk( intake valve) maupun katup buang( exhaust valve). Katup hisap dankatup buang pada motor bensin 4 langkah terjadi pembukaan setengah lebihsedikit karena 1 kali putaran poros noken as (Camshaft), terjadi 2 kali putaranpenuh poros engkol jika dibandingkan dengan motor 2 langkah dimana katupmembuka sebanyak satu kali dalam satu putaran poros engkol, putaran porosnoken as dan poros engkol sama (Wagino, 2008). Profil intake pada Camshaft inisebagai pengatur pembukaan katup masuknya campuran bahan bakar dan udaradan pada profil exhaust pada Camshaft mengatur pembukaan katup pembuangan

15

gas sisa pembakaran. Masing-masing profil intake dan exhaust akan membukakatup dan menutup katup sebanyak satu kali putaran Camshaft dan dua kaliputaran dari poros engkol. Sehingga pada motor pembakaran dalam untuk bisamendapatkan performa dan efisiesi yang apik, di dunia perbengkelan banyak yangmelakukan perubahan bentuk profil Camshaft dengan berbagai bentuk sesuaidengan kebutuhan mereka. Pada motor bakar agar dapat meningkatkan performamesin dapat dilakukan dengan melakukan kualitas pembakaran pada ruang bakar.Dalam hal ini Camshaft pada mesin berfungsi mengatur pembukaan danpenutupan katup dalam pemasukan udara dan bahan bakar (Hidayat, 2012). Padabuku yang ditulis oleh Willard Wpulkrabek. Tahun 1997 dalam buku combustionengine dan dijelaskan pula pada buku yang ditulis oleh Marsudi, 2013 dalambukunya teknisi otodidak bahwa pembakaran ideal adalah jika perbandinganudara dan bahan bakar 15 kg udara:1 kg bahan bakar, sehingga untuk

mendapatkan pembakaran yang mendekati ideal atau meningkatkan kualitaspembakaran pemasukan udara dan bahan bakar dalam ruang bakar adalah salahsatu faktor penting, karena semakin banyak udara dan bahan bakar masuk kedalam silinder atau semakin padat akan menjadikan pembakaran yang baik dantenaga yang dihasilkan pun akan lebih besar (Hidayat,2012). Sehingga untukdapat memasukan bahan bakar dan udara kedalam ruang bakar semakin besardapat menambah jumlah katup dapat juga dengan melakukan variasi Camshaftdengan memodifikasi waktu bukaan dan penutupan katup serta durasi bukaankatup. Dibawah ini dapat dilihat macam-macam profil Camshaft:

Gambar 2.9. Macam-macam profil Camshaft (Hidayat,2012)

Pada Camshaft terdapat bagian-bagain yang sangat penting dan setiapbagian memiliki peran dan fungsi yang berbeda. Beberapa bagian-bagiannya yaitu

16

:knok adalah bagian gunungan yang terdapat pada camsaft yang fungsinya sebagaipengangkat katup, lingkaran dasar (base cirle) adalah diameter poros padaCamshaft. Ramp adalah bagian pada diameter luar pada poros yang membentukknok mulai melandai, timing point dimana pada bagian ini batang katup mulaiterangkat untuk membuka, bagian pada knok ini membentuk gunungan yangmelandai atau bentuk yang lain sehingga mempengaruhi karakteristik bukaankatup dan bagian ini biasa di sebut dengan flang, nose adalah bagian puncakgunungan knok yang berfungsi sebagai puncak akhir bukaan katup dan mengaturlamanya bukaan katup tersebut. Dan pada bagian puncak gunungan knok terdapattitik tengah yang biasa di sebut lobe centre, lift adalah tingginya bagiangunungan knok atau tingginya pembukaan katup. Gambar bagian-bagian knokpada camsaft dapat di lihat di bawah ini.

Gambar 2.10. bagian-bagian knok pada Camshaft (Hidayat,2012)

Dan bagian-bagian lainya yaitu jarak angkat katup ( valve lift) adalah jarakseberapa jauh katup dapat terdorong sehingga katup dapat membuka karena ujungkatup mengenai profil dari intake atau exhaust. Kemudian bagian lamapengangkatan katup atau lama pembukaan katup (valve lift duration).adalahbagaian dimana katup yang terbuka atau terangkat karena valve lift, saat itulahberapa lama waktu dari katup tersebut terbuka biasa disebut dengan (valve lifttiming), serta bagian lobe separation angel (LSA) diamana bagian ini adalahsebagai jarak antara titik tengah lobe intake dan lobe haust. Serta yang terakhiradalah overlapping seperti pada gambar 2.3.9 di bawah ini:

17

Gambar 2.11. Bagian-bagian pada Camshaft (Siswanto,dkk, 2012)

Keterangan:

a. Intake Lobe Liftb. Exhaust Lobe Liftc. Intake Durationd. Exhaust Duratione. Overlapf. Lobe Separation Angle (LSA)

2.6. Induksi Udara (Air Induction)Induksi udara pada motor bakar adalah pencampuran bahan bakar dan

udara masuk ke dalam silinder dengan perbandingan dan waktu yang tepat dalamsatu kali siklus. Bahan bakar sebelum masuk ke dalam ruang bakar akan masukterlebih dahulu ke dalam karburator, dimana di karburator inilah terjadipencampuran bahan bakar dan udara sebelum masuk ke dalam ruang bakar. Agarmendapatkan pembakaran yang baik, pencampuran bahan bakar dan udara harusbenar-benar tercampur, caranya dengan membuat aliran dari karburator ke ruangbakar harus turbulen dengan cara meningkatkan kecepatan aliran tersebutsehingga pada saat memasuki ruang bakar bahan bakar dan udara benar-benarsudah tercampur.

Untuk melakukan pembakaran yang baik dalam ruang bakar maka udarayang masuk ke dalam ruang bakar harus bisa mendekati perbandingan bahan

18

uadara dan bahan bakar yaitu 15:1 dimana untuk membakar bahan bakar 1 kgmembutuhkan udara sebanyak 15 kg (pulkrabek.1997). Sehingga untuk bisamendekati nilai perbandingan tersebut kita harus bisa memanfaatkan udara yangmasuk kedalam ruang silinder dengan baik sehingga bisa memaksimalkanpembakaran, pada motor bensin untuk bisa memasukan udara ke dalam ruangsilinder lebih susah dibandingkan dengan motor diesel karena keterbatasanvolume silinder karena pada motor bensin volume silinder relatif kecil. Sehinggauntuk mendapatkan evisiensi volumetrik yang tinggi dengan kondisi yang terbatasmaka udara yang masuk ruang silinder harus sangat padat, cara yang mungkin kitadapat lakukan Untuk memadatkan udara yang masuk dalam ruang silinder adalahdengan memperbesar bukaan katup serta dapat juga dengan cara memperbanyakkatup sehingga asupan udara yang masuk dalam ruang silinder bisa lebih banyak,dan bisa juga dengan cara meningkatkan putaran mesin , serta cara yang lain yaitudengan memperlama bukaan katup masuk atau dalam kata lain melakukanpenundaan penutupan pada katup masuk sehingga udara dan bahan bakra yangmasuk kedalam silinder dalam satu kali siklus akan lebih lama, seperti yang akandilakukan dalam pengujian kali ini. Jika induksi udara ini baik maka kita jugaakan bisa mendapatkan torsi yang maksimal pada sebuah mesin karena induksiudara baik maka pembakaran yang dihasilkan juga bisa maksimal.

2.7. Efisiensi Volumetrik (Volumetric Efficiency)Efisiensi volumetrik pada sebuah mesin pembakaran dalam yang bertorak

itu sangat besar pengaruhnya terhadap performa yang dihasilkan. Dikatakanefisiensi volumetrik itu adalah seberapa banyak kapasitas udara yang bisa masukkedalam ruang bakar atau silinder akan tetapi bukan dilihat dari ukuran darisebuah silinder melainkan kepadatan udara yang masuk kedalam ruang silinder.Untuk melakukan pembakaran di ruang bakar pada motor bensin di perlukancampuran udara kemudian percikan api yang di timbulkan dari busi. Akan tetapisaat proses pembakaran tersebut tidak semua bahan bakar dan udara yangtercampur bisa terbakar karena kurangnya campuran udara yang ada dalamsilinder. Untuk bisa melakukan pembakaran yang sempurna kita harus mengetahuiperbandingan campuran udara dan bahan bakar terlebih dahulu sehingga bisamendapatkan efisiensi, nilai efisiensi volumetrik yang tinggi, campuran bahan

19

bakar dan udara ideal pada saat pembakaran adalah 15:1 dimana presentasenyaadalah 15 kg udara baru akan bisa membakar 1 kg bensin (Willard W.Pullkrabek.1997). Hingga saat ini pencapaian perbandingan udara dan bahanbakar pada saat pembakaran motor bensin baru mencapai 12:1 sehingga banyakhal dilakukan untuk bisa mendapatkan efisiensi volumetrik agar bisa mendapatkanperbandingan perbandingan campuran bahan bakar dan udara yang ideal.

Untuk bisa mendapatkan efisiensi yang tinggi banyak faktor yangmempengaruhi salah satunya adalah bukaan katup, jika bukaan katup tersebutbisa terbuka lebih lama atau diameter lubang katup yang lebih besar maka udaradan bahan bakar yang masuk kedalam ruang silinder juga akan padat. Dan prosespencampuran udara dan bahan bakar di karburator juga sangat mempengaruhiefisiensi volumetrik, untuk bisa mendapatkan kepadatan massa bahan bakar danudara dalam ruang bakar campuran bahan bakar dan udara harus homogen, untukmendapatkan campuran yang homogen harus dapat membuat aliran menjaditurbulen hingga masuk dalam ruang bakar. Dengan campuran yang homogenmaka proses pembakaran dalam ruang bakar akan lebih baik sehingga dapatmeningkatkan efisiensi volumetriknya.

2.8. Efisiensi ThermalEfisiensi thermal adalah efisiensi yang ditentukan dari perbandingan

kompresi pada siklus otto, jika rasio kompresi yang terjadi pada rung bakar tinggimaka nilai dari efisiensi thermal yang terjadi akan tinggi. Dalam buku WillardW. Pulkrabek dijelaskan untuk mengetahui nilai rasio kompressi didapatkan darivolume 1 di bagi dengan volume 2 pada ruang pembakaran.

2.9. Performa Motor Bakar (Performance Of Combustion Engine)Untuk dapat mengetahui performa motor bakar, kita perlu mengetahui

terlebih dahulu parameter apa saja yang digunakan untuk menjadi tolak ukursehingga kita dapat mengetahui seberapa baik performa motor bakar tersebut.parameter sebagai alat ukur untuk mengetahui performanya, parameternya sebagaiberikut : gaya, torsi, daya dan konsumsi bahan bakar spesifik.

20

2.9.1 Torsi (Torsion)Pada mesin kita sering mendengar istilah torsi, dan apa pengaruh dari nilai

besaran torsi tersebut pada sebuah mesin. Torsi adalah tenaga atau gaya yangdigunakan untuk menggerakan atau memutar poros atau batang di kalikan jaraktitik gaya. Pada mesin, besar kecilnya nilai torsi dapat dipengaruhi oleh besarvolume silinder dan langkah piston. Pada sebuah mesin terkhususnya mesin yangdigunakan untuk mengangkut beban berat biasanya memiliki mesin yang yangberukuran besar, maka pada mesin tersebut di harapkan memiliki torsi yang besarpada putaran mesin yang rendah, sehingga dengan memiliki torsi yang besardengan putaran mesin yang rendah maka daya yang dihasilkan juga bisa sangatbesar. Sehingga dalam kondisi seperti apapun dan beban yang berat mesin tetapdapat berjalan dengan kuat.

Torsi atau biasa di sebut dengan momen gaya adalah suatu besaran yangmenyebabkan benda dapat berputar(Daryanto,2000.), sedangkan torsi adalah hasildari panjang lengan gaya atau sumbu rotasi ( l ) dikalikan dengan gaya yangbekerja pada benda tersebut(F).

T =F . l ..........................................................................(2.1)F = m . g

Keterangan :

T = torsi motor( N.m)l = panjang lengan atau jari-jari(m)F = gaya( N)m = massa (kg)

2.9.2 Daya (Power)Daya adalah besarnya usaha yang dilakukan sehingga mengakibatkan

terjadinya perpindahan suatu benda. sehingga untuk mencari daya dapat di kalikandengan torsi (T) mesin. (Willard W.pulkrabek.hal 36-37,1997).maka persamaanyadapat di lihat di bawah ini :

P = . ...................................................................(2.2)

21

= n . T

=..

. T (watt)

Dari persamaan diatas didapat putaran mesin dalam satuan radian per menit dandikalikan dengan torsi maka akan didapat nilai daya dalam satua watt, dalammesin satuan daya yang digunakan adalah hp maka dapat menggunakanpersamaan di bawan ini:

P= .. (hp)...................................................................(2.3)Keterangan :

n = putaran mesin (rad/s)P = daya (hp)T = torsi mesin (N.m)

= usaha (joule)

Untuk lebih mudah dalam memahami hubungan antara daya dan torsi padamesin terhadap putaran mesin dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gamabr 2.12. Grafik hubungan antara daya dan torsi terhadap putaran mesin(Irawan,2007)

22

2.9.3 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Spesific Fuel Consumption, SFC)Konsumsi bahan bakar spesifik adalah jumlah bahan bakar yang terpakai

oleh mesin untuk mendapatkan daya pada motor sebesar 1 hp dalam waktu 1 jam.Untuk mengetahui jumlah bahan bakar yang terpakai dapat menggunakan labuukur, dimana pada kondisi ini mesin dihidupkan dan diatur putaran mesinya padakondisi tertentu kemudian dilakukan pengukuran menggunakan dinamometeruntuk mengetahui daya yang dihasilkan, dan berapa lama waktu yang dibutuhkanmesin untuk menghabiskan bahan bakar yang terdapat pada labu ukur.

Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar spesifik ( spesific fuelconsumption ) adalah sebagai berikut :

SFC = . ............................................................................................... (2.4)mf = vf . f

Keterangan :

mf = massa bahan bakar yang masuk dalam silinder (kg)f = massa jenis bahan bakar (kg/m )

Vf = volume bahan bakar (m )SFC = konsumsi bahan bakar spesifik(kg/hp.h)P = daya yang dihasilkan mesin (hp) = waktu menghabiskan bahan bakar dalam labu ukur (h)

2.10. Dinamometer (Dynamometeri)Dinamometer adalah alat yang dapat digunakan untuk mengukur torsi .

Sehingga apabila torsi telah terukur kita dapat juga menetukan daya dari sebuahmotor tersebut. Ada jenis-jenis dinamometer yang ada saat ini diantaranyadinamometer elektrostastik, dinamometer eddy current, dinamometer transmisi,dinamometer brake. Dalam penelitian ini dinamometer yang digunakan adalahdinamometer brake, dimana daya motor atau putaran poros engkol yang ditransmisikan menggunakan pulley yang dihubungkan oleh belt ke porosdinamometer, kemudian pada poros dinamometer diberi brake, dalam hal inibrake yang digunakan adalah discbrake, pada posisi cekam terdapat lengan yangdiujungnya diberi pegas. Dinamometer akan bisa mengetahui berapa torsi dan

23

daya pada sebuah mesin ketika mesin berputar kemudian dilakukan pengeramansehingga dengan terjadinya pengereman pegas diujung lengan akan mendapatgaya yang ditimbulkan dari putaran poros mesin yang ditransmisikan ke porosdinamometedir, sehingga akan dapat diketahui pada sekala baca berapa nilai gayayang terjadi pada pegas tersebut. Dibawah ini dapat dilihat gambar dinamometerdan bagian-bagianya. Dibawah memperlihatkan gambar 2.11 merupakan alat tesprestasi motor bakar :

Gambar 2.13. Alat tes Prestasi Motor Bakar (Sumber : Soenarta &Furuhama,1995)

2.11. Mesin Honda GX-160Mesin honda GX-160 adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam

empat langkah dengan bahan bakar bensin atau termasuk dalam jenis mesin ottomesin honda GX adalah salah satu pabrikan honda, dimana dalam kehidupansehari-hari mesin ini banyak digunakan dalam industri kecil menengah dan jugabanyak digunakan dalam dunia otomotif sebagai mesin penggerak gokar. Dalamindustri mesin ini biasa digunakan untuk menggerakkan pompa, banyak jugadigunaka sebagai mesin pemerah sari tebu yang sering kita jumpai. Mesin hondaGX-160 adalah mesin berkapasitas 5,5 hp satu silinder dan dengan volumesilinder 160 cc dan memiliki torsi maksimum 10,3 Nm/ 2500 Rpm. Denganbanyaknya populasi penggunaan mesin tersebut maka untuk dapat meningkatkanperforma mesin tersebut perlu dilakukan kajian penelitian. Agar dalam

24

penggunaanya di berbagai sekmen mesin tersebut dapat bekerja dengan performamaksimum. Mekanisme kerja mesin honda GX-160 ini sama halnya dengan mesinotto lainya, dan memiliki komponen mesin dengan mekanisme kerja yang sama.

2.12. Penelitian TerdahuluSiswanto (2012), dkk menyatakan bahwa dalam penelitian yang telah

dilakukan sebelumnya tentang variasi LSA lobe separation angel Camshaft ataujarak puncak dari titik puncak profil intake dan exhaust dengan caramenyempitkan LSA dan perubahan LSA yang diperlebar menghasilkan daya yangberbeda pada kondisi putaran yang sama dengan kondisi LSA standarnya. Dimanadalam penelitianya dengan menyempitkan LSA menghasilkan daya maksimalyang meningkat akan tetapi pada putaran mesin 4000rpm - 5500 rpm daya yangdihasilakn lebih rendah dari standarnya dan pada putaran mesin 6000rpm dayayang dihasilkan lebih besar dari standarnya serta dengan LSA yang di perlebarmenghasilkan daya maksimal semakin menurun.

Nathan (2012), dalam penelitian yang dilakukan tentang karakterisasikinerja mesin 4-tak pada 3 konfigurasi bukaan katup standar intake membukapada 190 sebelum TMA dan menutup 300 sebelum TMB dan exhaust 410 sebelumTMB dan 90 sebelum TMA baik digunakan pada putaran mesin 6000 rpm karenadaya dan konsumsi bahan bakar yang dihasilkan lebih optimal. Dan pada variasilainya yaitu pada katup intakenya membuka pada 190 sebelum TMA dan menutup300 sebelum TMB dan exhaust membuka 410 sebelum TMB dan menutup pada 90

sebelum TMA baik digunakan pada putaran mesin 6800 rpm menghasilkan dayadan konsumsi bahan bakar optimal serta pada variasi lainya pada intake membukapada 320 sebelum TMA dan menutup sebelum TMB dan exhaust membuka pada410 sebelum TMB dan menutup 90 sebelum TMA pada kondisi ini konsumsibahan bakar lebih irit dari kondisi standar dan variasi yang pertama dan dengandaya yang dihasilkan tidak terlalu jauh berbeda.

25

BAB IIIMETODELOGI PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

Untuk melakukan penelitian tentang pengaruh penundaan penutupan katupmasuk, dilakukan dengan merubah profil Camshaft di bagian intakenya denganmenggunakan motor 4 langkah merek honda GX-160. Secara umum ada beberpatahap seperti pada gambar 3.1 dibawah ini :

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

Mulai

Studi literatur

Modifikasi profil intake camshatf pada mesin honda gx 160

Pengujian

Pengambilan data

Hasil dan pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Perakitan alat pengujian

26

Pada gambar diagaram alir 3.1 merupakan tahapan untuk melakukanpenelitian, dimulai dengan mencari literatur dan dasar teori yang mendukung yangbersumber dari buku-buku dan jurnal penelitian yang berkaitan tentang motorpembakaran dalam. Sehingga saat proses penelitian berlangsung akan dapatmepermudah.

Setelah bahan materi yang dibutuhkan tentang Camshaft didapatselanjutnya dilakukan pengukuran dimensi pada profil inatake Camshaft untukmengetahui seberapa besar variasi penundaan yang akan dilakukan dan barulahdilakukan perubahan profil Camshaft agar dapat menunda penutupan pada katupmasuk.

Selanjutnya dilakukan uji coba dan mesin dapat bekerja dengan baik,barulah dilakukan pengambilan data dengan menggunakan dinamometer. Padapenelitian ini alat uji yang digunakan untuk mengambil data torsi, daya dankonsumsi bahan bakar untuk mengetahui sebarapa baik performa mesinmenggunakan dinamometer brake atau dinamometer rem. Dimana padadinamometer ini memiliki neraca pegas sebagai alat ukur untuk mengetahuiberapa besar torsi pada mesin. Putaran poros mesin kemudian di transmisikan kedinamometer mengunakan pulley dan belt. Pada dinamometer terdapat poros yangdi sebut poros dinamometer, kemudian pada poros tersebut di pasang piringancakram (disc brake) yang berfungsi sebagai pembebanan untuk mengetahuiberapa daya yang dihasilkan, serta kepala cekam pada disc brake terdapat lenganyang di ujung lengan di beri pegas sebagi alat ukurnya. Untuk mengetahui berapabesar torsi mesin maka akan didapat dari jarak lengan (l) dan kalikan dengan gaya(F) besarnya gaya sama dengan regangan yang terjadi pada pegas akibatpengereman setelah didapatkan torsi maka kemudian akan bisa didapatkan dayadan konsumsi bahan bakarnya. Secara garis besar tahapan-tahapan untukmendapatkan hasil dari data yang didapat dapat menggunakan persamaan. Dantahapannya dapat di lihat pada gambar 3.2 diagram alir analisa dan perhitungan:

27

3.2 Diagram Alir Perhitungan

Untuk mempermudah proses perhitungan data setelah dilakukanpengambilan data dari unjuk kerja mesin menggunakan alat uji prestasi motorbakar yaitu dinamometer, maka dapat dilihat diagram perhitungan di bawah ini:

Gambar 3.2 Diagram alir analisa perhitungan

Dari diagram 3.2 di jelaskan tahapan-tahapan dalam melakukanpengambilan data dan pengolahan atau perhitungan data. Untuk mengambil datakita harus mengetahui terlebih dahulu data apa yang akan diambil dalampenelitian ini. Yang harus diketahui terlebih dahulu adalah putaran mesin atau

Mulai

PENGAMBILAN DATADATA ALAT :

- Putaran Mesin

- Massa Pegas

-Jumlah Bahan Bakar Dalam Labu Ukur

DATA INPUT :

- Variasi putaran Terhadap Pembebanan

- variasi profil intake pada camshaft

ANALISA PERHITUNGAN TERHADAP PARAMETER PERFORMA MESIN

- Torsi (T)T = F. L

- Daya (P)P = T .

- Konsumsi bahan bakar spesifik (sfc)SFC = .

GRAFIK TORSI, DAYA DAN SFC- Camshaft Standar-Camshaft Variasi

Selesai

28

(rpm) , nilai massa pegas yang terdapat pada dinamometer akibat pembebananuntuk mencari nilai gayanya (F) kemudian dikalikan dengan panjang lengan daripusat pengereman ke ujung batang ( l ) dengan demikian kita mendapatkan torsimesin ( T ), untuk mencari nilai daya ( P ) torsi dikalikan dengan putaran mesin(rpm), atau kerja mesin ( ). Dan untuk mengetahui SFC dapat dilihat dariseberapa banyak bahan bakar yang digunakan untuk mendapatkan daya 1 hpdalam waktu 1 jam. Dalam hal ini untuk mempermudah berapa banyak jumlahkonsumsi bahan bakar yang digunakan dapat menggunakan labu ukur.

Setelah torsi ( T ), daya ( P ) dan (SFC) didapatkan maka akan didapatkangrafik perbandingan performa mesin antara pengunaan Camshaft standar danCamshaft yagn telah di modifikasi, dengan memperhatikan grafik tersebut akanmempermudah dalam menjelaskan perbedaan-perbedaan yang terjadi padaperforma mesin.

3.3 Alat Dan Bahan Penelitian

Saat proses penelitian berlangsung dibutuhkan peralatan sebagai alatpendukung dalam pengambilan data serta bahan yang akan dilakukan pegujian,peratan yang dibutuhkan antara lain :

3.3.1 Alata. Dinamometer

Gambar 3.3 Alat dinamometer brakeDinamometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur performa pada mesin 4langkah honda GX-160. Dalam pengujian ini dinamometer digunakan untukmengukur performa mesin dengan 2 variasi Camshaft, yaitu Camshaft standar daripabrik dan Camshaft yang telah mengalami perubahan profil intake nya. Dan

29

dinamometer yang digunakan dalam pengujian ini adalah dinamometer tipepengereman atau brake dynamometer, skema dinamometer brake dapat di lihatpada gambar 3.3 di bawah ini :

Gambar 3.4. Skema Dynamometer Brake

Pada gambar skema dynamometer 3.4 putaran poros dinamometer berasaldari putaran mesin yang ditransmisikan menggunakan pulley denganperbandingan 3:5 inchi. Kemudian poros di tumpu meggunakan 2 bering di bagiankedua ujung pangkalnya serta pada poros terdapat sistem pengeremanmenggunakan discbrake . sistem pengereman ini digunakan sebagai pemberibeban pada mesin saat pengujian guna untuk menurunkan putaran mesin sesuaiyang kita inginkan. Pada bagian brake terdapat lengan dengan panjang (l) dimanapada ujung lengan terdapat neraca pegas yang digunakan sebagai alat ukur berapabesar pembebanan yang di berikan pada mesin pada saat poros berputar dandilakukan pengereman maka daya yang diberikan pada mesin akan diserap olehdisc brake kemudian di teruskan ke pegas sehingga pegas mengalami pembebanandan mengalami perubahan panjang, perubahan panjang pada pegas inilah yang diukur sebagai besarnya pembebanan atau gaya (F) untuk dapat mengetahui nilaitorsinya.

b. TachometerTachometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur putaran mesin

atau revolution per minutes (rpm) dalam penelitian ini, dimana putaran mesindigunakan untuk mencari daya pada mesin tersebut dengan cara mengalikanputaran mesin dengan torsi yang telah didapat dari dinamometer. Untuk mengukurputaran pada mesin, tachometer menggunakan foto sensor, dimana sensor di

30

pasangkan pada bagian luar poros engkol, kemudian pada saat mesin berputararahkan sinar pembaca sensor kebagian poros engkol, sehingga foto sensor akanmembaca setia sensor yang di pasang pada poros engkol setiap putaranya, dengandemikian daya pada putaran tertentu dapat di ketahui dengan mengalikan putaranmesin dengan torsi yang telah didapat dari dinamometer. Gambar tachometerdapat dilihat pada gambar di bawha ini :

Gambar 3.5 Tachometer

c. Labu UkurUntuk mengetahui jumlah konsumsi bahan bakar dengan mudah dan

terukur maka dalam penelitian ini menggunakan labu ukur. Dimana bahan bakarsebelum masuk kedalam ruang bakar dari tangki bahan bakar terlebih dahulumasuk kedalam labu ukur sehingga bahan bakar yang akan masuk terukurjumlahnya untuk bisa menentukan sefecific fuel consumtion (SFC). Kemudianpengukuran SFC dilakukan dengan mengukur waktu yang digunakan mesin untukmengkonsumsi bahan bakar yang ada dalam labu ukur hingga habis, labu ukuryang digunakan dalam penelitian ini berkapasitas 4 ml.Di bawah ini dapat dilihatgambar labu ukur yang digunakan :

Gambar 3.6 labu ukur

31

d. StopWacthPada penelitian ini stopwacth digunakan untuk mengukur waktu yang

digunakan mesin untuk menghabiskan bahan bakar yang terdapat dalam labuukur.

e. Dial indikatorDial indikator adalah alat bantu yang digunakan untuk mengukur durasi

bukaan katup pada camsahft . Gambar 3.7 memperlihatkan dial indikator sebagaiberikut :

Gambar 3.7 Dial indikatorf. Busur derajad

Busur derajad adalah alat yang digunakan Untuk mengukur sudut, padapenelitian ini busur derajad digunakan untuk mengukur durasi derajad profilintake.

3.3.2 Bahana. Mesin Honda GX-160

Dalam penelitian ini mesin yg digunakan adalah mesin 4 langkah HondaGX-160 dengan spesifikasi pabrik sebagai berikut :

Gambar 3.8 Mesin Honda GX-160

32

Tabel 3.1. tabel spesifikasi mesin Honda GX-160

Daya : 5.5 HPBerat : 18 Kg

Tipe Mesin : Air Cooled 4 Tak OHV Single Cylinder, Horizontal Shaft

Volume Silinder : 160 cc

Bore x Stroke : 68 x 45 mmRasio Kompresi : 8.5 : 1Torsi Maksimum : 10.3 Nm / 2500 RpmOutput Maksimum : 5.5 HP / 3600 RpmOutput Net : 4.8 HP / 3600 Rpm

Starter : Recoil

Kapasitas Tangki : 3.1 Liter

Kapasitas Oli : 0.6 Liter

Dimensi : 31.8 x 34.1 x 30.5 cm

b. CamshaftCamshaft adalah salah satu komponen yang sangat penting pada motor

pembakaran dalam bertorak 4 langkah baik pada motor bensin ataupun motordiesel. Camshaft adalah sebagai penggerak katup (valve) baik itu katup masuk(intake valve) atau katup buang (exhaust valve). Performa motor bakar akanbekerja maksimal jika kualitas pembakaran pada ruang pembakaran terjadi denganbaik, untuk mendapatkan kualitas pembakaran yang baik maka pencampuranbahan bakar yang terjadi pada karburator harus homogen, untuk bisa mendapatkancampuran yang homogen salah satu caranya adalah meningkatkan kecepatanaliran bahan bakar masuk ke ruang bakar. Serta cara lain untuk meningkatkankualitas pembakaran dalam ruang bakar maka induksi udara kedalam ruang bakarjuga harus baik, karena untuk membakar bahan bakar dibutuhkan udara yangcukup banyak di dalam ruang bakar. Seperti yang di katakan pada bukuEngineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine (willard w.Pulkrabek) untuk bisa membakar bahan bakar sebanyak 1 kg dibutuhkan 15 kgudara. Cara lain yang mungkin bisa untuk meningkatkan kualitas pembakaranpada ruang bakar adalah dengan menunda penutupan katup masuk, sehingga

33

dengan terjadinya penundaan penutupan katup masuk maka udara dan bahanbakar yang akan masuk dalam ruang bakar di harapkan akan menjadi lebih padat.Di bawah ini dapat dilihat gambar Camshaft yang digunakan untuk melakukanpenelitian:

Gambar 3.9. Profil Intake Camshaft Standar

Gambar 3.10 Skema Profil IntakeCamshaft Standar

Gambar 3.11 Profil Intake Camshaft yang telah Di modifikasi

34

Ganbar 3.12 Skema Profil modifikasi Intake Camshaft

Dalam melakukan penelitian Camshaft yang digunakan adalah bukanCamshaft asli yang terdapat pada mesin kemudian dilakukan perubahan,melainkan dengan mengganti Camshaft dengan yang baru dimana bentuk profilyang sama persis dari kondisi Camshaft standar baru dan standar baru kemudiandilakukan modifikasi.

3.4 Persiapan Pengujian

a. Pengecekan alat dinamometerDalam penelitian ini adalah untuk melihat perbandingan performa mesin

honda GX-160 akibat perubahan profil intake guna menunda penutupan,parameter performa mesin adalah torsi, daya dan konsumsi bahan bakar, alat ujiyang digunakan adalah dinamometer pengereman (dynamometer brake) di prosespengeremanlah yamg digunakan sebagai pembebanan yang di berikan terhadpmesin. Dinamometer digunakan untuk mengukur torsi mesin, setelah torsi didapatmaka akan bisa didapatkan daya pada mesin.

Jadi pengecekan ini sangatlah penting dilakukan dari kontruksidinamometer, proses pengeremanya dan pegas yang digunakan harus terkalinrasiterlebih dahulu, dimana dinamometer ini telah digunakan sebelumnya untukmelakukan penelitian juga, sehingga ada kemungkinan terjadi kerusakan padadinamometernya. Pengecekan dilakukan dari kontruksi dinamometer apakahkontruksi masih aman tidak terjadi kerusakan, pengereman dipastikan dapatbekerja dengan baik dengan mengecek kampas rem, oli rem , transmisi putaran

35

dari mesin ke dinamometer yang menggunakan pulley dan belt juga harus dipriksa terlebih dahulu, bantalan bering apakah masih dalam kondisi baik sertapengikat rumah bering juga di pastikan harus kuat agar saat beroperasi tidakterjadi kesalahan dan yang terakhir pengecekan dilakukan pada neraca pegas yangdigunakan sebagai sensor penerima besarnya gaya yang di berikan oleh mesin,dengan cara mengkalibrasi pegas menggunakan pembanding pegas yang lebihbaik

b. Pemasangan labu ukurLabu ukur digunakan untuk mengukur bahan bakar yang masuk ke dalam

ruang bakar sehingga bahan bakar yang digunakan mesin dapat terukur, labu ukurdi pasang secara pararel dengan tangki bahan bakar, bahan bakar tertampungdalam tangki kemudian di alirkan ke dua arah yaitu ruang bakar dan labu ukurmengunakan terminal tiga penghubung, setelah bahan bakar mengalir kedalamlabu ukur aliran bahan bakar dari tangki di hentikan dengan cara menutup aliranmenggunakan keran atau katup. Labu ukur yang digunakan adalah berkapasitas 4ml. Gambar skema pemasangan labu ukur dapat di lihat di bawah ini :

Gamabar 3.13 Skema Pemasangan Labu Ukur

Keterangan gambar :1. Tanki bahan bakar2. Katup keluaran bahan bakar dari tanki ke labu ukur3. Ujung atas pipa labu ukur4. Penampungan pada labu ukur sebanyak 4mL5. Ujung labu ukur bagian bawah

36

6. Simpang tiga aliran bahan bakar dari tanki ke labu ukur dan ke mesin7. Karburator

c. Menyiapkan tachometerTachometer digunakan untuk mengukur putaran mesin sehingga perlu

dilakukan pengecekan terhadap alat, pengecekan dilakukan untuk memastikan alatdapat bekerja dengan baik, barulah dilakukan pemasangan sensor pada poros-engkol bagian luar.

d. Pengetesan alatSetelah semua alat terpasang dengan baik sebelum melakukan pengujian

pengambilan data hal yang perlu dilakukan adalah pengetesan alat terlebih dahulu,Untuk memastikan alat dapat bekerja denga aman dan baik. Sehingga data yangdihasilkan juga baik. Pengetesan dilkakukan dengan menghidupkan mesinkemudian dilakukan pengereman pada dinamometer dan percobaan tachometermengukur putaran mesin serta pengamatan terhadap konsumsi bahan bakarnya.

3.5 Prosedur Pengambilan DataUntuk mendapatkan data yang baik dalam setiap pengujian harus memiliki

prosedur kerja atau prosedur dalam pengambilan data. Pengujian ini dilakukanmenggunakan motor bakar 4 langkah jenis honda GX-160 sebagai objekutamanya dan variasi pengunaan Camshaft standar dan yang telah diubah profilintakenya, penelitian dilakukan guna megetahui perbandingan performa mesinyang terukur dilihat dari nilai torsi ( T ), daya (p), dan konsumsi bahan bakar(SFC) dari dua Camshaft yang berbeda dan mesin uji yang sama. untukmendapatkan nilai dari parameter performa mesin ini menggunakan alat pengukurtorsi yaitu dynamometer brake. Adapun prosedur pengambilan data yangdilakukan adalah sebagai berikut :

1. Untuk memulai pengambilan data terlebih dahulu mesin harus dipanaskan agar temperatur pada mesin stabil selama 5 sampai 10 menit.

2. Semua data yang didapat di catat pada buku.

3. Kemudian dilakukan pengmabilan data putaran maksimum saatmenggunkan Camshaft standar dan yeng telah di modifikasi.

37

4. Selanjutnya atur putaran mesin pada posisi yang kita inginkan yaitu pada4500 rpm kemudian diberi pembebanan menggunakan pengeremandinamometer hingga putaran mesin berada pada kondisi yang kitainginkan dan catat massa pegas akibat pembebanan pada neraca pegasdan putaran mesin aktual pada tachometer.

5. Setelah dilakukan pembebenan dan didapat data pada putaran mesin yangkita inginkan kemudian lepas pembebanan dengan melepas tuas rem padadinamometer hingga putaran mesin kembali pada posisi semula.

6. Untuk mendapatkan waktu konsumsi bahan bakar, putaran mesin di beripembebanan hingga mencapai putaran mesin yang diinginkan kemudianpembebanan ditahan hingga bahan bakar yang terdapat pada labu ukurhabis.

7. Kemudian untuk mengambil variasi putaran yang lain dilakukan dengancara yang sama. Dibawah ini dapat dilihat contoh pada tabel 3.2 datayang diperlukan :

Tabel 3.2. Tabel Contoh Pengambilan Data Pengujian

NoPutaran aktual

na(rpm)

GayaF

(kg)

Waktu konsumsi bahan bakart(detik)

1 4300

2 4000

3 3800

4 36005 34006 32007 3000

8 28009 260010 250011 2400

38

3.6 Prosedur Perhitungan Data

Setelah proses pengambilan data selesai, maka bukan data yang didapat itulah yang di jadikan hasil akhir, melainkan data tersebut harus di olah sehinggadidapat hasil akhir ynag kita inginkan. Data yang didapat dari pengambilan datayang didapat barulah putaran mesin dan regangan pegas yang terjadi akibatpembebanan. Sehingga perlu dilakukan perhitungan Untuk mendapatkan nilai daritorsi dan daya pada mesin. Tahapan dalam melakukan perhitungan data adalahsebagai berikut :

Mencari nilai torsi ( T ) pada mesinSetelah nilai gaya (F) didapatkan dilanjutkan dengan mencari torsi( T )mesin menggunakan dinamometer dengan cara mengalikan jarak lengandari pusat pengereman hinga ujung lengan ( l ).T =F . l ..................................................................................(2.1)

F = m . g

Keterangan :

T = torsi motor( N.m)l = panjang lengan atau jari-jari(m)F = gaya( N)m = massa (kg)

Mencari nilai daya (P)Daya adalah salah satu parameter utama dalam melihat performa sebuahmesin. Nilai daya didapatkan dengan mengalikan torsi ( T )usaha atauputaran mesin ( ). P = . ...................................................................(2.2)

= n . T

=.

. T (watt)

Dari persamaan diatas didapat putaran mesin dalam satuan radianper menit dan dikalikan dengan torsi maka akan didapat nilai daya dalamsatua watt, dalam mesin satuan daya yang digunakan adalah hp maka dapatmenggunakan persamaan di bawan ini:

39

P= .. (hp)...................................................................(2.3) Mencari nilai SFC

Dan setelah torsi dan daya didapatkan kemudian mencari nilai spesific fuelconsumption atau konsumsi bahan bakar spesifik, dengan formula dibawah ini :

SFC = . ................................................................................ (2.4)mf = vf . f

Keterangan :

mf = massa bahan bakar yang masuk dalam silinder (kg)f = massa jenis bahan bakar (kg/m )

Vf = volume bahan bakar (m )SFC = konsumsi bahan bakar spesifik(kg/hp.h)P = daya yang dihasilkan mesin (hp) = waktu menghabiskan bahan bakar dalam labu ukur (h)

40

BAB IVHASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Data Profil CamshaftSpesifikasi durasi bukaan katup pada Camshaft standar dan Camshaft yang

telah dilakukan modifikasi dapat dilihat pada tabel 4.1 dibawah ini:

Tabel 4.1. Data CamshaftKondisi camshaft

No Jenis Camshaft Membuka keterangan Menutup Keterangan

1 Standar 296 SetelahTMA

273 SebelumTMA

2 Modifikasi 296 SetelahTMA

343 SebelumTMA

Pada penelitian ini guna melakukan penundaan penutupan katup masukpada Camshaft dilakukan perubahan bentuk bagian profil intake. Dilihat padatabel 4.1 di atas bail Camshaft standar maupun Camshaft yang telah dimodifikasi,katup membuka pada 296 setelah titik mati atas (TMA), dengan menggunakanCamshaft standar katup menutup pada 273 sebelum titik mati atas (TMA)kemudian penutupan katup masuk ditunda menjadi 343 mati atas sbelum (TMA)menggunakan Camshaft yang telah dimodifikasi.

4.2. Data Hasil PengujianDalam melakukan pengujian ini adapun beberapa data yang diperlukan

untuk mengetahui perbandingan performa mesin yang terjadi akibat penundaankatup masuk. Pengambilan data antara lain yaitu pengambilan putaran mesinmaksimum dari penggunaan Camshaft standar dan Camshaft yang telahdimodifikasi, data selanjutnya yaitu pengambilan nilai gaya yang terbaca padaneraca pegas (kg) dan putaran mesin (rpm) akibat pembebanan yang diberikanpada dinamometer. Pengambilan data waktu konsumsi bahan bakar menggunakan

41

labu ukur dengan volume sebanyak 4 ml pada setiap variasi putaran mesin akibatpembebanan, disajikan pada tabel 4.2, 4.3, 4.4.

4.2.1. Putaran Mesin MaksimumHasil pengukuran yang dilakukan dengan menggunakan tachometer

terhadap putaran mesin yang didapat akibat dari penggunaan Camshaft standardan yang telah dilakukan modifikasi disajikan dalam tabel 4.2 dibawah ini :

Tabel 4.2. Perbandingan Putaran Maksimum Antara Camshaft Standar DanCamshaft Yang Dilakukan Modifikasi.

Seperti yang tertulis pada tabel 4.2, terjadi peningkatan putaran mesinmaksimum dengan mengunakan Camshaft modifikasi, hal tersebut karenaterjadinya penundaan penutupan katup masuk sehingga bahan bakar dan udarayang masuk dan terbakara dalam ruang bakar lebih banyak, sehingga doronganyang terjadi pada piston akibat pembakaran lebih kuat, dalam kata lain denganmenggunakan Camshaft yang telah dimodifikasi evisiensi volumetrik lebih tinggidari pada kondisi standarnya (Willard W. Pullkrabek. hal.171). Akan tetapidengan menggunakan Camshaft yang telah dimofikasi pada saat pengujian, mesintidak dapat beroperasi dengan baik pada putaran mesin rendah. Hal tersebutmungkin disebabkan karena perbandingan kompresi yang terjadi lebih rendah.,karena jika dibandingakan dengan kondisi standarnya pada saat piston langkahkompressi seharusnya katup masuk telah menutup rapat akan tetapi denganmelakukan penundaan penutupan pada katup masuk pada saat piston langkahkompressi katup belum menutup sehingga volume pada saat kompressi lebihsedikit. Untuk mengetahui berapa besar perbandingan kompressinya karena tidakdilakukan pengukuran mengenai nilai evisiensi volumetrik, maka harus dilakukanpenelitian lebih lanjut untuk mengetahui berpa nilai evisiensi yang terjadi.

No Hasil Pengukuran Putaran Maksimum

1 Camshaft Standar 5600 (rpm)

2 Camshaft telah dimodifikasi 6200 (rpm)

42

4.2.2. Data Hasil Pengukuran Camshaft StandarTabel hasil pengukuran dari penggunaan Camshaft standar didapatkan

nilai putaran mesin akibat pembebanan, gaya akibat pembebanan terhadap neracapegas (kg) dan waktu konsumsi bahan bakar adalah sebagai berikut :

Tabel.4.3. Hasil pengukuran Camshaft standar

Tipe / jenis camshaft : StandarPutaran mesin mula-mula (n) : 4500 rpm

Dari tabel 4.3 di atas pengambilan data dari Camshaft kondisi standarputaran mesin mula-mula adalah 4500 (rpm) karena alasan keamanan dari alat ujiyang digunakan. Dari putaran mesin mula-mula tersebut putaran mesin di beripembebanan dengan memberikan gaya pengereman pada dinamometer sehinggaputaran terus menurun mendekati putaran mesin ideal yang di inginkan antara lainsebagai berikut : 4300, 4000, 3800, 3600, 3400, 3200, 3000, 2800 ,2600, 2500,2400. Dari pembebanan yang dilakukan maka didapat gaya pengereman dalamsatuan (kg) yang terbaca pada neraca pegas dicatat, kemudian gaya daripengereman diteruskan ke pegas menggunakan lengan gaya. Jarak dari pusat

NoPutaran ideal

Nideal(rpm)

Putaran aktualna

(rpm)

GayaF

(kg)

Waktu konsumsi bahan bakart(detik)

1 4300 4346 0.366 12.72 4000 4060 0.633 12.943 3800 3864 1.05 12.554 3600 3646 1.2 12.485 3400 3450 1.516 12.376 3200 3262 1.566 12.967 3000 3056 1.733 13.888 2800 2839 2 14.049 2600 2655 2.15 14.5610 2500 2573 2.066 14.7211 2400 2431 2.3 14.37

43

poros cakram ke ujung pegas ( l ) adalah 0.4064 m. Kemudian untuk mendapatkanwaktu konsumsi bahan bakar pada labu ukur sebanyak 4 ml pada putaran mesinyang diinginkan dilakukan dengan menahan pembebanan.

Pada Camshaft kondisi standar putaran mesin terendah terjadi padaputaran mesin 2400, jika pembebanan ditambah sehingga putaran di bawah 2400rpm mesin langsung mati, sehingga putaran mesin terendah pada saatpengambilan data adalah 2400 rpm.

4.2.3. Data Hasil Pengukuran Camshaft modifikasiTabel hasil pengukuran dari penggunaan Camshaft modifikasi didapatkan

nlai putaran mesin akibat pembebanan, gaya akibat pembebanan terhadap neracapegas (kg) dan waktu konsumsi bahan bakar adalah sebagai berikut :

Tabel 4.4. Hasil pengukuran Camshaft yang telah dilakukan modifikasiTipe / jenis camshaft : ModifikasiPutaran mesin mula-mula (n) : 4500 rpm

Dilihat pada tabel 4.4. diatas dapat kita lihat data hasil pengukuran dariCamshaft yang telah diubah guna menunda penutupan katup masuk, putaranmesin mula-mula sama halnya dengan kondisi standar yaitu 4500 rpm. Kemudiandilakukan variasi putaran dengan pemberian pembebanan menggunakandinamometer brake hingga mendekati putaran ideal antara lain 4300, 4000, 3800,

NoPutaran ideal

Nideal(rpm)

Putaran aktualnaktual(rpm)

GayaF

(kg)

Waktu konsumsi bahan bakart(detik)

1 4300 4319 0.275 11.52

2 4000 4066 0.4 11.93

3 3800 3846 0.512 11.98

4 3600 3615 0.587 11.69

5 3400 3444 0.675 11.78

6 3200 3255 0.9 12

7 3000 3003 0.875 -

8 2800 2839 0.987 -

44

3600, 3400, 3200, 3000, 2800. berbeda dengan pengambilan data denganmenggunakan Camshaft standar hingga mencapai 2400 karena pada menggunakanCamshaft yang telah dimodifikasi hanya mencapai 2800 karena jika pembebananditahan hingga putaran mesin di bawah 2800 mesin tidak dapat bekerja dalam katalain mesin mati, sehingga pengambilan data pada kondisi ini dilakukan padaputaran mesin terendah adalah 2800 rpm. Serta dalam pengambilan waktukonsumsi bahan bakar hanya dapat di lakukan pada putaran 4300, 4000, 3800,3600, 3400. Karena untuk mendapatkan waktu konsumsi bahan bakar dari putaranmesin mula-mula 4500 rpn kemudian di beri pembebanan hingga putaran mesinturun dan kemudian pembebanan ditahan hingga bahan bakar yang terdapat padalabu ukur habis , pada saat pengambilan data jiak putaran di beri pembebanan dandi tahan di bawah putaran mesin 3200rpm mesin sangat tidak dapat setabilsehingga mesin sering kali mengalami mati, maka tidak memungkinkan untukmengukur waktu konsumsi bahan bakar pada putaran di bawah 3200 rpm.

4.3. Hasil Perhitungan Torsi, Daya, Spesifik Fuel Consumption (SFC) CamshaftModifikasi dan Camshaft standar

Setelah dilakukan pengambilan data kemudian dilanjutkan denganmelakukan perhitungan data yang didapat guna mendapatkan nilai dari Torsi ,daya dan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dari kedua penggunaan Camshaftyang berbeda, perhitunganya adalah sebagai berikut dan hasil keseluruhanya dapatdilihat pada tabel hasil perhitungan :

4.3.1. Menghitung nilai torsi mesinUntuk dapat mengetahui nilai torsi pada mesin sehingga dapat

dibandingkan antara torsi mesin yang menggunakan Camshaft standar danCamshaft yang telah dilakukan perubahan, dari data yang telah di dapat sepertipada tabel 4.3 dan tabel 4.4 yaitu dengan cara mengalikan gaya (N) gaya padadinamometer adalah gaya yang ditimbulkan akibat pembebanan yang kemudianterukur menggunakan neraca pegas dalam satuan (kg), nilai gaya yang didapatpada pegas pada setiap variasi putaran mesin dikalikan dengan gaya gravitasi(m/sec) kemudian dikali dengan panjang lengan gaya yaitu dari titik pusat cakramkeujung pegas dimana panjang dalam satuan meter. Perhitunganya dapat

45

menggunakan persamaan 2.2. dan hasilnya dapat dilihat pada tabel 5.4 dan5.adalah sebagai berikut dan:

4.3.2. Menghitung nilai daya mesinSetelah didapat nilai torsi mesin kemudian dapat dilanjutkan dengan

mencari nilai daya yang dihasilkan pada setiap variasi putaran mesin padapenggunaan kedua jenis Camshaft. Nilai daya didapat dari hasil kali dari torsimesin T (N.m) dengan putaran mesin n (rpm) kemudian diubah menjadi satuan(rad/sec) maka akan didapat nilai daya dalam stuan watt, dalam mesin satuan dayayang biasa digunakan adalah (hp) sehingga harus dikonversikan dari watt menjadihp dengan membagi hasil perkalian dengan 746 maka perhitunganya dapatmenggunakan persamaan 2.2 dan 2.3.

4.3.3. Menghitung konsumsi bahan bakar spesifik (SFC)Untuk mengetahui nilai konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) pada setiap

variasi putaran dengan menggunakan Camshaft standar dan Camshaft modifikasi.Massa bahan bakar (mf) yang masuk kedalam silinder dari labu ukur sebanyak 4ml dibagi dengan daya yang dihasilkan dikalikan dengan waktu konsumsi bahanbakar pada setiap variasi putaran. Dalam penelitian ini bahan bakar yangdigunakan adalah premium sehingga untuk mendapat massa bahan bakar harusdiketahui massa jenis premium terlebih dahulu baru kemudian dikalikan denganvolume bahan bakar pada labu ukur. Perhitungan dapat menggunakan persamaan2.4, dan hasilnya dapat dilihat pada tabel 4.5 dan tabel 4.6.

46

Tabel 4.5. Hasil Perhitungan Camshaft Kondisi Standar

No

Putaran mesinIdeal

Putaran mesinktual Gaya Lengan Torsi

dynamometer

Torsimesin Daya Waktu

Massabahanbakar

Konsumsibahanbakar

spesifiknideal naktual F l Tdyn T eng p t m bb SFC

(rpm) (rpm) (kg) (m) (N.m) (N.m) (hp) (detik) (Ltr) (kg/hp.h)1 4300 4346 0.36 0.4064 1.435242 0.8611453 0.525092 12.7 0.004 1.614114

2 4000 4060 0.63 0.4064 2.511674 1.5070044 0.85844 12.94 0.004 0.969012

3 3800 3864 1.05 0.4064 4.186123 2.5116739 1.361664 12.55 0.004 0.629883

4 3600 3646 1.2 0.4064 4.784141 2.8704845 1.46839 12.48 0.004 0.587378

5 3400 3450 1.51 0.4064 6.020044 3.6120263 1.748395 12.37 0.004 0.497696

6 3200 3262 1.56 0.4064 6.219383 3.7316298 1.707859 12.96 0.004 0.486314

7 3000 3056 1.73 0.4064 6.897136 4.1382818 1.774365 13.88 0.004 0.43706

8 2800 2839 2 0.4064 7.973568 4.7841408 1.905631 14.04 0.004 0.402316

9 2600 2655 2.15 0.4064 8.571586 5.1429514 1.915784 14.56 0.004 0.385892

10 2500 2573 2.06 0.4064 8.212775 4.927665 1.778896 14.73 0.004 0.410791

11 2400 2431 2.3 0.4064 9.169603 5.5017619 1.876533 14.37 0.004 0.399172

47

Tabel 4.6. Hasil Peritungan Camshaft Yang Telah Dilakukan modifikasi

No

Putaran mesinktual

Putaran mesinaktual Gaya Lengan

Torsidinamometer

Torsimesin Daya Waktu

Massabahanbakar

Konsumsibahanbakar

spesifikn ideal n Aktual F l T dyn T eng p t m bb SFC(rpm) (rpm) (kg) (m) (N.m) (N.m) (hp) (detik) (Ltr) (kg/hp.h)

1 4300 4319 0.275 0.4064 1.096366 0.6578194 0.39862 11.52 0.004 2.344023

2 4000 4066 0.4 0.4064 1.594714 0.9568282 0.545847 11.93 0.004 1.65296

3 3800 3846 0.512 0.4064 2.041233 1.22474 0.66088 11.98 0.004 1.359547

4 3600 3615 0.587 0.4064 2.340242 1.4041453 0.71218 11.69 0.004 1.292913

5 3400 3444 0.675 0.4064 2.691079 1.6146475 0.780208 11.78 0.004 1.171165

6 3200 3255 0.9 0.4064 3.588106 2.1528634 0.983189 12 0.004 0.912337

7 3000 3003 0.875 0.4064 3.488436 2.0930616 0.881875 - 0.004 -

8 2800 2839 0.987 0.4064 3.934956 2.3609735 0.940429 - 0.004 -

48

4.4.1. Grafik Perbandingan Torsi Camshaft Standar Dan Torsi CamshaftYang Telah Di Modifikasi Terhadap Putaran Mesin.

Setelah didapat hasil perhitungan seperti yang terdapat pada tabel 4.5 dan4.6, agar lebih mudah dalam melakukan perbandingan dari hasil keduanyadigambarkan dalam grafik nilai torsi terhadap putaran mesin pengaruh daripenundaan penutupan katup adalah sebagai berikut :

Gambar 4.1. Grafik Hubungan Putaran Mesin terhadap Torsi Camshaft Stan