Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 323

PENGARUH JARAK KERENGGANGAN ELEKTRODA BUSI TERHADAP KONSUMSI BAHAN BAKAR PADA MOTOR BENSIN Jorfri B. Sinaga Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lampung Email: jorfri6@yahoo.com

ABSTRAK Motor bakar torak jenis motor bensin adalah salah satu penggerak mula yang pada saat ini masih banyak digunakan untuk menggerakkan kenderaan. Motor bakar ini mengubah energi panas menjadi energi mekanik, dimana energi panas tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar dan udara di dalam mesin itu sendiri. Salah satu yang mempengaruhi proses pembakaran bahan bakar dan udara pada mesin ini adalah sistem pengapian. Pada makalah ini dibahas tentang pengaruh jarak kerenggangan elektroda busi terhadap konsumsi bahan bakar. Hasil pengujian yang dilakukan terhadap mesin Toyota Kijang 6 K menunjukkan bahwa jarak elektroda busi mempengaruhi percikan bunga api untuk proses pembakaran bahan bakar dan udara, dan jarak yang paling ideal adalah 0,8 mm dimana pada jarak ini menghasilkan proses pembakaran yang paling baik sehingga pada jarak ini konsumsi bahan bakar paling efisien.

Kata kunci: motor bakar, elektroda, busi, konsumsi bahan bakar

PENDAHULUAN

Motor bakar torak adalah merupakan mesin dengan pembakaran dalam dimana pada saat ini masih banyak digunakan untuk berbagai keperluan terutama di bidang transportasi. Peranannya di bidang transportasi sangatlah besar karena hampir semua kenderaan yang beroperasi di darat menggunakan motor bakar torak sebagai pengeraknya.

Salah satu motor bakar torak yang banyak digunakan adalah jenis motor bensin (Otto). Motor ini dilengkapi dengan busi dan karburator dan menggunakan bensin sebagai bahan bakarnya. Karburator berfungsi sebagai tempat pencampuran bahan bakar dan udara segar. Pencampuran tersebut terjadi karena bahan bakar terhisap masuk atau di semprotkan ke dalam arus udara segar yang masuk ke dalam karburator. Campuran bahan bakar dan udara tersebut kemudian dikirim ke dalam ruang bakar melalui saluran masuk untuk dimampatkan dan kemudian dinyalakan oleh loncatan bunga api dari busi pada saat akhir langkah kompresi.

Energi panas yang diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar dengan udara menghasilkan energi mekanis, yaitu mulai dari gerak translasi pada torak hingga gerak rotasi pada poros engkol. Proses pembakaran yang kurang sempurna mengakibatkan energi panas yang dihasilkan semakin kecil sehingga konsumsi bahan bakar semakin boros. Pembakaran yang sempurna dapat tercapai apabila sistem yang bekerja pada engine tersebut bekerja dengan baik diantaranya sistem pengapian harus dapat berfungi dengan baik sehingga busi dapat memercikan bunga api yang cukup kuat. Kualitas percikan bunga api yang tidak cukup untuk membakar campuran bahan bakar dan udara dalam ruang bakar menyebabkan campuran tersebut tidak terbakar seluruhnya.

PROSIDING 324

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh jarak kerenggangan elektroda busi terhadap konsumsi pemakaian bahan bakar pada motor bensin dimana sebagai kajian diambil mesin Toyota Kijang 6K.

Siklus Termodinamika Motor Bensin 4 Langkah

Berdasarkan prinsip kerja motor bakar bensin 4 langkah yang telah di jelaskan sebelumnya, dapat digambarkan diagaram P – V seperti telihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Diagram P-V (Culp, 1996)

Keterangan Gambar 1 :

0 – 1 = Langkah isap, proses ini berlangsung pada tekanan konstan. 1 – 2 = Langkah kompresi, proses ini berlangsung pada isentropik. 2 – 3 = Proses pembakaran pada volume konstan, proses ini dianggap sebagai pemasukan

kalor. 3 – 4 = Langkah kerja, proses ini berlangsung pada isentropik. 4 – 1 = Proses pembuangan, dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume

konstan. 1 – 0 = Langkah buang, proses ini berlangsung pada tekanan konstan.

Siklus dianggap tertutup, artinya siklus diatas berlangsung dengan fluida kerja yang sama atau gas yang berada pada silinder titik 1 dapat dikeluarkan dari dalam silinder pada waktu langkah buang, tetapi pada langkah isap berikutnya akan masuk fluida yang sama.

Proses Pembakaran

Untuk menghasilkan daya yang optimal maka salah satu faktor yang mempengaruhi adalah saat penyalaan dan pengapian pada proses pembakaran bahan bakar. Adapun reaksi kimia proses pembakaran bahan bakar bensin sebagai berikut (Reynold, 1982):

C8 H18 : Bensin. N2 : Nitrogen. O2 : Oksigen. 3,76 : Angka perbandingan oksigen dan nitrogen di udara.

Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 325

Secara teknis busi atau sumber api dalam reaksi kimia diatas adalah sebagai katalisator dan dalam reaksi diatas berada pada posisi diatas panah.

Busi dan Pengapian

Busi berfungsi sebagai penghubung pengapian ke ruang pembakaran dan memberi celah dimana bunga api ditimbulkan. Busi pada umumnya beroperasi pada kondisi yang sangat berat, temperatur busi dapat mencapai kira-kira 2000 0C (Daryanto, 2002) selama langkah pembakaran (kerja). Yang kemudian akan dengan cepat menurun temperaturnya pada langkah hisap karena didinginkan dengan udara dan bahan bakar yang masuk ke ruang bakar, perubahan dengan cepat dari panas ke dingin tersebut terjadi berulang-ulang kali pada setiap putaran poros engkol sehingga busi harus bisa menjaga kemampuan penyalaan dalam jangka waktu yang cukup lama meskipun mengalami perubahan temperatur dan tekanan.

Gambar 2. Konstruksi busi (Munandar, 2000)

Keterangan gambar : 1. Bagian Ulir. 2. Panjang Insolator. 3. Paduan Nike. 4. Paduan Almunina. 5. Resistor (Tahanan). 6. Perapat. 7. Paking. 8. Celah Elektroda.

Bahan elektroda seharusnya mempunyai daya hantar panas yang bagus dan mampu menahan temperatur yang tinggi, gas-gas korosif (bersifat merusak) dan gangguan arus yang bersifat erosif. Logam yang mampu mengatasi persyaratan tersebut adalah campuran nikel-kromium-barium, atau yang lebih tinggi dengan platinum, tungsten (wolfram) atau campuran iridium. Elektroda pusat menjadi panas dari pada elektoda pada massa dan kerena itu semburan elektron terjadi dan pemutusan tegangan dari celah berkurang.

Salah satu faktor yang mempengaruhi dalam membuat busur api lewat celah udara busi adalah panjang celah dimana semakin panjang (besar) celah, makin lebar pemutusan tegangan yang diharapkan.

METODELOGI PENELITIAN

Alat dan Bahan yang Digunakan

1. Spesifikasi Motor yang digunakan adalah:

PROSIDING 326

Merek : Toyota 6K kijang Tipe : 4 silinder, 8 valve SOHC, Horizontal valve Diameter x Langkah : 73,0 mm x 77,4 mm Perbandingan komperesi : 9:1 Tekanan Efektif ( Pe ) : 7,85 Kg/Cm2

Volume silinder : 1500 cc Fuel : Bensin

2. Busi

Busi yang digunakan adalah busi Nipodenso (ND) tipe W16 EX-U dan busi ini dikenakan perlakuan perubahan jarak kerenggangan elektrodanya.

3. Dweel & Tacho tester

Alat ini digunakan untuk mengukur putaran mesin.

4. Gelas ukur ( Buret )

Alat ukur memperlihatkan pemakaian bahan bakar untuk setiap waktu pengoperasian.

5. Filler Gauge

Alat ini untuk mengukur lebar celah elektroda busi setelah mendapat perlakuan.

6. Timing light

Alat untuk melihat saat bunga api penyalaan motor, yaitu saat kapan busi mulai memercikan bunga api kedalam ruang bakar.

7. Stop Watch

Alat untuk mengukur waktu operasi mesin untuk setiap perlakuan jarak kerengangan celah elektroda.

Pelaksanaan Pengujian

Sebelum proses pengambilan data dilakukan maka dilakukan langkah persiapan yaitu dengan memeriksa sistem penyalaan motor, sistem bahan bakar, dan memasang busi yang akan digunakan untuk pengujian yaitu dengan jarak perlakuan kerenggangan elektroda dari 0,1 mm sampai 0,9 mm. Setelah tahap persiapan dilakukan pengujian mesin dapat dilakukan. Data-data konsumsi bahan bakar, putaran mesin untuk transmisi 1 sampai 5 dan jarak tempuh dalam waktu yang ditentukan selama 3 menit kemudian dicatat dengan pengulangan pengujian untuk setiap perlakuan elektroda dilakukan 2 kali.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Data Hasil Penngujian

Data konsumsi bahan bakar, putaran mesin untuk masing-masing transmisi dan jarak tempuh yang diukur selama waktu 3 menit untuk 10 perlakuan kerenggangan jarak elektroda busi dapat dilihat pada Tabel 1. Sementara untuk data-data hasil pengujian pada kondisi diam dapat dilihat pada Tabel 2.

Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 327

Tabel 1. Data jarak tempuh kendaraan dan konsumsi bahan bakar (ml) dalam waktu 3 menit

Jarak Kerengangan Elektroda Busi (mm)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1,0

Kecepatan rata-rata (km/jam)

Putaran mesin (rpm)

Waktu (menit)

Transmisi(gigi)

(a) Jarak Tempuh (m) / (b) Komsumsi bahan bakar (ml) a

696 698 699 700 702 704 705 705 703 702 10 – 15

5.300

3

1

b 263 259 254 252 251 249 248 247 248 249

a

1620 1623 1625 1627 1627 1628 1629 1630 1628 1627 30 – 35

5.900

3

2

b 378 372 369 367 365 362 362 360 363 362

a

2011 2016 2019 2021 2022 2024 2026 2027 2026 2028 45 – 50

6.800

3

3

b 512 509 504 501 497 492 490 489 489 491

a

2536 2539 2542 2543 2546 2548 2551 2552 2550 2549 70 – 75

7.400

3

4

b 599 594 588 586 585 582 580 579 582 584

a

3002 3007 3009 3010 3011 3013 3017 3019 3018 3017 90 – 95

8.700

3

5

b 607 602 597 594 591 587 587 586 588 589

Tabel 2. Data komsumsi bahan bakar (ml) dalam waktu 3 menit.

Jarak Kerengangan Elektroda Busi (mm)

0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1,0 Putaran mesin(rpm) Waktu (menit)Transmisi

(gigi) Konsumsi bahan bakar (ml)

5.300 3 1 115 103 98 94 92 91 90 90 91 93

5.900 3 2 259 256 253 250 250 249 248 246 248 249

6.800 3 3 296 294 288 285 282 279 277 276 278 279

7.400 3 4 349 345 340 340 339 338 337 335 336 338

8.700 3 5 388 382 378 375 374 373 370 370 373 374

PROSIDING 328

565

570

575

580

585

590

595

600

605

0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.7 0.80 0.90 1.00

Jarak kerenggangan elektroda busi (mm)

Kons

umsi

bah

an b

akar

(ml)

2525

2530

2535

2540

2545

2550

2555

Jara

k te

mpu

h (m

)

konsumsijarak yang ditempuh

Gambar 3. Grafik hubungan antara konsumsi bahan bakar dan jarak yang ditempuh terhadap jarak kerenggangan elektroda busi pada putaran 7400 rpm.

Analisa Data

Data–data hasil pengujian yang dapat di lihat dalam Tabel 1 dan 2 menunjukkan bahwa untuk ukuran celah elektroda busi 0,8 mm memberikan konsumsi bahan bakar yang paling efisien dan jarak yang ditempuh paling jauh, hal ini menunjukkan bahwa proses pembakaran pada ukuran celah ini paling baik. Jarak celah elektroda pada 0,8 mm ini memberikan percikan bunga api yang tidak menyebar dan fokus. Untuk ukuran celah elektroda 0,9 mm dan 1 mm menunjukan peningkatan konsumsi bahan bakar hal ini diakibatkan pembakaran yang semakin tidak sempurna karena percikan bunga api busi yang tidak fokus dan menyebar kesegala arah karena celah elektroda yang terlalu lebar. Untuk ukuran jarak celah elektroda 0,1 mm sampai dengan 0,3 mm pada masing-masing putaran untuk transmisi 1 sampai dengan transmisi 5, ukuran celah elektroda terlalu kecil mengakibatkan bunga api lemah sehingga proses pembakaran di ruang bakar tidak maksimal dimana bahan bakar tidak terbakar seluruhnya yang dapat menghasilkan sisa pembakaran yang akan membasahi elektroda busi hal ini akan mengakibatkan mesin sukar untuk dihidupkan.

KESIMPULAN

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan maka diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Ukuran celah elektroda mempengaruhi konsumsi bahan bakar motor bensin, dimana ukuran celah elektroda yang tepat atau sesuai akan memberikan percikan bunga api yang fokus dan kuat sehingga proses pembakaran yang lebih baik terjadi di dalam mesin.

2. Hasil pengujian baik dalam keadaan diam dan bergerak untuk mesin Toyota Kijang 6 K ini menunjukkan jarak celah elektroda yang paling ideal adalah 0,8 mm dimana pada jarak ini untuk masing-masing putaran mesin (transmisi 1 sampai 5) proses pembakaran paling baik sehingga penggunaan bahan bakar lebih hemat.

DAFTAR PUSTAKA

…….. 1995. Buku Praktek Otomotif Toyota Kijang 1500 cc, PT. Toyota Astra Motor.

Munandar, W. A. 2000. Pengerak Mula Motor Bakar, Penerbit ITB, Bandung.

Seminar Hasil Penelitian & Pengabdian kepada Masyarakat, Unila, 2008 329

Culp, A. W. 1996. Prinsip-prinsip Konversi Energi. Diterjemahkan oleh Darwin Sitompul. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Daryanto. 2002. Teknik Otomotif, PT Bumi Askara, Bandung.

Reynolds, W. C. Termodinamika Teknik. Diterjemahkan oleh Filino Harahap. Penerbit Erlangga. Jakarta.