88881312 kajian prestasi mesin honda grand 1995 menggunakan bahan bakar asetilin
Post on 06-Aug-2015
64 Views
Preview:
TRANSCRIPT
KAJIAN PRESTASI MESIN HONDA GRAND 1995
MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ASETILEN
SKRIPSI
Diajukan Dalam Rangka Menyelesaikan Studi Strata 1
Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik
Oleh :
Nama : LANJAR WAHYU DIYONO
NIM : 5250402028
Prodi : Teknik Mesin, S1
Jurusan : Teknik Mesin
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2007
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Skripsi dengan judul : “Kajian Prestasi Mesin Honda Grand 1995
Menggunakan Bahan Bakar Asetilen”, telah dipertahankan di hadapan sidang
Panitia Ujian Skripsi Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Pada Hari :
Tanggal :
Panitia Ujian
Ketua Sekretaris
Drs. Supraptono, M.pd Basyirun, S.Pd, MT. NIP. 131474226 NIP. 132094389
Pembimbing I Anggota Penguji :
Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd. 1. Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd. NIP. 131411088 NIP. 131411088
Pembimbing II 2. Widya Aryadi, MT. NIP. 132232151
Widya Aryadi, MT. 3. Basyirun, S.Pd, MT. NIP. 132232151 NIP. 132094389
Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
Prof. Dr. Soesanto, Mpd.
iii
NIP.130875753 MOTTO DAN PERSEMBAHAN
MOTTO
1. ”Hai orang-orang yang beriman, janganlah kamu lalai (lengah) karena harta
benda dan anak-anakmu dari pada mengingat Allah, barang siapa memperbuat
demikian itu, maka mereka orang yang merugi”.
(Q.S. Al-Munaafiqun ayat 9).
2. ”Sesungguhnya disamping kesukaran ada kemudahan. Apabila engkau telah
selesai mengerjakan suatu urusan maka kerjakan urusan yang lain dengan
sungguh-sungguh. Dan hanya kepada Tuhanmu, hendaknya kamu berharap”.
(Q.S. Al-Insyirah 6-8)
3. Semua orang pasti memiliki pilihan, pertimbangkan dengan seksama dalam
menentukan pilihan tersebut agar tidak menyesal kelak.
4. Keyakinan dan kesungguhan adalah spirit menuju sebuah keberhasilan.
PERSEMBAHAN
1. Ayah dan Ibu yang tercinta.
2. Saudara-saudara yang selalu dekat di hati.
3. Kekasihku yang selalu menjadi inspirasi dalam hidup.
4. Teman-teman seperjuangan.
5. Almameter.
iv
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala limpahan rahmat dan
hidayahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Kajian
Prestasi Mesin Honda Grand 1995 Menggunakan Bahan Bakar Asetilen”.
Skripsi ini disusun dalam rangka menyelesaikan studi Strata 1 guna
memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik
Universitas Negeri Semarang. Penulis menyadari bahwa tanpa bantuan dan
bimbingan dari berbagai pihak penelitian ini tidak akan terlaksana dengan baik.
Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih sebesar-besarnya kepada :
1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2. Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.
3. Bapak Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd, selaku Dosen Pembimbing I yang telah
bersedia meluangkan waktunya dalam memberikan bimbingan dan
pengarahan dalam penyusunan skripsi ini.
4. Bapak Widya Aryadi, MT, selaku Dosen Pembimbing II yang telah bersedia
mencurahkan waktunya serta memberikan bimbingan dan pengarahan dalam
penyusunan skripsi ini.
5. Bapak Basyirun, S.Pd, MT, selaku Dosen Penguji yang bersedia memberikan
informasi dan petunjuk dalam skripsi ini.
6. Bapak dan Ibu yang telah memberikan segalanya serta segala perhatiannya.
7. Kakak-kakak yang telah memberikan semangat, arahan serta perhatian.
8. Kekasihku yang selalu memberikan semangat moral dan dorongan sehingga
skripsi ini cepat terselesaikan dengan baik.
9. Semua teman-teman Teknik Mesin S1 Angkatan 2002 tanpa terkecuali yang
bersedia membantu, menemani dan memberi informasi serta keterangan-
keterangan dalam menyusun skripsi ini.
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah
membantu terselesaikannya skripsi ini.
v
Tidak ada yang dapat penulis berikan sebagai ungkapan balas budi selain doa
semoga Allah SWT. memberikan balasan atas segala kebaikannya. Penulis telah
berusaha sebaik-baiknya untuk menyelesaikan skripsi ini dan berharap semoga
skripsi ini dapat bermanfaat bagi pihak yang berkepentingan kelak.
Dengan hati ikhlas dan tangan terbuka dinantikan pendapat, kritik dan saran
yang bersifat konstruktif demi menambah wawasan dan pengetahuan penulis.
Semarang, Februari 2007
Penulis
vi
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ........................................................................................... i
HALAMAN PENGESAHAN.............................................................................. ii
MOTTO DAN PERSEMBAHAN ....................................................................... iii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... iv
DAFTAR ISI........................................................................................................ vi
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN ...................................................... viii
DAFTAR TABEL................................................................................................ x
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xi
DAFTAR GRAFIK.............................................................................................. xii
DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................ xiii
ABSTRAK ........................................................................................................... xiv
BAB I. PENDAHULUAN ................................................................................... 1
A. Latar Belakang .................................................................................... 1
B. Rumusan Permasalahan ...................................................................... 2
C. Pembatasan Masalah ........................................................................... 2
D. Tujuan Penelitian ................................................................................ 3
E. Manfaat Penelitian .............................................................................. 3
F. Sistematika Penulisan ......................................................................... 4
BAB II. LANDASAN TEORI ............................................................................ 5
A. Siklus Termodinamika Dari Mesin Torak........................................... 5
B. Siklus Nyata (Actual) Mesin Empat Langkah..................................... 7
C. Parameter Prestasi Mesin .................................................................... 11
D. Teori Pembakaran ............................................................................... 21
E. Fenomena Pembakaran ....................................................................... 28
F. Teori Kinetik Gas................................................................................ 30
G. Differential Dynamometer .................................................................. 36
vii
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 47
A. Desain Penelitian................................................................................. 47
B. Variabel Penelitian .............................................................................. 48
C. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................................. 49
D. Metode Pengumpulan Data ................................................................. 49
E. Teknik Analisis Data........................................................................... 58
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN.................................. 60
A. Hasil Penelitian ................................................................................... 60
B. Perhitungan ......................................................................................... 62
C. Pembahasan......................................................................................... 72
BAB V. SIMPULAN DAN SARAN ................................................................... 76
A. Simpulan ............................................................................................. 76
B. Saran.................................................................................................... 77
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 78
LAMPIRAN .........................................................................................................79
DAFTAR LAMBANG DAN SINGKATAN
viii
A = Luas penampang (m2)
c = Kecepatan gerak tali (m/s2)
C = Konstanta (tetapan)
D = Diameter silinder (cm)
Ek = Energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal
F = Gaya dorong torak (kgf)
Harga bb = - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000 cc atau 0,723 kg)
- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4 kg atau 21 kg/cm2)
h = Jarak perpindahan F (m)
K = Konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/°K
L = Langkah torak (cm)
mbb = Volume bahan bakar yang dikonsumsi (cm3)
mf ekonomi = Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)
mf = Konsumsi bahan bakar (Kg/h)
m = Massa bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
n = Jumlah molekul gas
N = Jumlah pertikel
N = Putaran motor (rpm)
na = Kecepatan putar ring gear (m/s2)N = Jumlah silinder
nb, nc = Kecepatan putar masing- masing poros out put (m/s2)
No = Bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol
P = Daya motor (HP)
P = (2N / 3V) . Ek °T = 2Ek/3K
R = K . No : 8,31 )/mol. °K
r = Panjang lengan poros engkol (m)
Sfc ekonomi =Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)
Sfc = Specific fuel consumtion (Kg/HP-h)
s = Jarak perpindahan W (m)
T = Suhu (°K)
T = Torsi motor (kgf.m)
ix
t = Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
U = Energi dalam gas ideal = energi total gas ideal
Vrb = Volume ruang bakar (cm3)
Vs = Volume silinder (cm3)
v = Kecepatan gerak sumbu pulley (m/s2)
v = Kecepatan rata-rata partikel gas ideal
V = Volume (m3)
V = Total displacement (cm3)
DAFTAR TABEL
x
Tabel 2.1. Spesifikasi Bahan Bakar Premium...................................................... 23
Tabel 2.2. Sifat Fisika Dan Kimia Asetilen ......................................................... 24
Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian Dengan Menggunakan Bahan Bakar Premium 61
Tabel 4.2. Data Hasil Pengujian Dengan Menggunakan Bahan Bakar Asetilen . 61
Tabel 4.3. Perhitungan Data Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Premium.... 67
Tabel 4,4. Perhitungan Data Hasil Pengujian Dengan Bahan Bakar Asetilen..... 67
DAFTAR GAMBAR
xi
Gambar 2.1. Siklus Mesin Torak Dengan Panas Ditambahkan Pada Volume
Konstan .......................................................................................... 6
Gambar 2.2. Siklus Empat Langkah ................................................................... 7
Gambar 2.3. Diagram Indikator Dari Mesin Karburator Empat Langkah Dalam
Koordinat p-ϕ. .............................................................................. 9
Gambar 2.4. Diagram Indikator Dari Mesin Karburator Empat Langkah Dalam
Koordinat p-V ................................................................................ 10
Gambar 2.5. Konsep Torsi .................................................................................. 12
Gambar 2.6. Silinder Displacement .................................................................... 15
Gambar 2.7. Diagram Kesetimbangan Panas Motor .......................................... 18
Gambar 2.8. Tabung Asetilen ............................................................................. 25
Gambar 2.9. Regulator........................................................................................ 26
Gambar 2.10. Alat Pemisah Aliran Bahan Bakar ................................................. 28
Gambar 2.11. Pembakaran Normal Dan Pembakaran Sendiri.............................. 29
Gambar 2.12. Hubungan Antara Tekanan Dan Volume....................................... 34
Gambar 2.13. Hubungan Antara Volume Dan Temperatur.................................. 35
Gambar 2.14. Jenis-Jenis Differential Gear.......................................................... 37
Gambar 2.15. Konstruksi Differential Gear Mobil .............................................. 38
Gambar 2.16. Konsep Straight-Line Differential ................................................. 38
Gambar 2.15. Kesetimbangan Pada Pulley Dan Tali............................................ 40
Gambar 2.16. Komponen Utama Differential Dynamometer............................... 46
Gambar 3.1. Diagram Alur Penelitian. ............................................................... 57
xii
DAFTAR GRAFIK
Grafik 2.1. Hubungan Antara Tekanan Dan Volume.......................................... 33
Grafik 2.2. Hubungan Antara Volume Dan Temperatur ..................................... 34
Grafik 2.3. Hubungan Antara Tekanan Dan Temperatur .................................... 35
Grafik 4.1. Putaran Mesin Terhadap Torsi .......................................................... 68
Grafik 4.2. Putaran Mesin Terhadap Daya .......................................................... 69
Grafik 4.3. Putaran Mesin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Secara Ekonomi . 70
Grafik 4.4. Putaran Mesin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Secara
Ekonomi ............................................................................................ 71
DAFTAR LAMPIRAN
xiii
Lampiran 1. Surat Penetapan Dosen Pembimbing Skripsi .................................. 78
Lampiran 2 Surat Permohonan Ijin Penelitian .................................................... 79
Lampiran 3. Data Penelitian................................................................................. 82
Lampiran 4. Perhitungan Data Hasil Penelitian................................................... 84
Lampiran 5. Dokumentasi Penelitian................................................................... 94
ABSTRAK
xiv
Lanjar Wahyu Diyono, 2007. “Kajian Prestasi Mesin Honda Grand 1995 Menggunakan Bahan Bakar Asetilen”. Ir. Samsul Kamal, M.sc, Phd dan Widya Aryadi, MT. Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui prestasi mesin Honda Grand 1995 meliputi besarnya torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar terhadap putaran dengan menggunakan bahan bakar asetilen. Manfaat penelitian adalah untuk memberikan informasi tentang torsi, daya dan konsumsi bahan bakar terhadap putaran dengan menggunakan bahan bakar asetilen yang dihasilkan oleh motor bensin empat langkah satu silinder khususnya pada Honda Grand 1995.
Penelitian secara eksperimental dengan menggunakan analisis deskriptif. Pengambilan data menggunakan sepeda motor Honda grand 1995 standar, hasilnya berupa data gaya pada load cell diukur dari penarikan puli differential dynamometer, putaran mesin serta waktu konsumsi yang kemudian diolah menghasilkan data torsi, daya dan konsumsi bahan bakar secara ekonomi.
Hasil penelitian dengan menggunakan bahan bakar premium adalah torsi tertinggi sebesar 0,7535 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm, dengan daya 5,7835 HP, konsumsi bahan bakar secara ekonomi termurah sebesar 1599,210 Rp/h pada putaran mesin 3000 rpm, dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi teririt sebesar 479,554 Rp/HP-h pada putaran mesin 5500 rpm. Penggunaan bahan bakar asetilen dengan hasil torsi tertinggi sebesar 0,7926 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm, dengan daya 6,0836 HP, konsumsi bahan bakar secara ekonomi (nyata) termurah sebesar 4928,806 Rp/h pada putaran mesin 3000 rpm, teori 4688,280 Rp/h dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (nyata) teririt sebesar 1220,616 Rp/HP-h pada putaran mesin 5500 rpm, teori 1161,050 Rp/HPh.
Simpulan dari penelitian ini pada penggunaan bahan bakar asetilen bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar premium adalah terjadi kenaikan torsi maksimum sebesar 5,90 % pada putaran mesin 4500 rpm, dengan daya 5,90 %, konsumsi bahan bakar secara ekonomi (nyata) minimum sebesar 162,4 %, teori 149,6 % dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (nyata) 147,8 %, teori 135,7 %. Perhitungan pada penggunaan konsumsi bahan bakar secara ekonomi pada bahan bakar asetilen secara nyata terhadap teori terjadi kenaikan sebesar 5,1 %.
Kata kunci : Asetilen
BAB I
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini mengalami
pertumbuhan yang sangat pesat. Sejak hadirnya revolusi industri di dunia dengan
ditemukannya mesin uap kemudian mesin otto dan mesin diesel manusia seakan-
akan berlomba melakukan penelitian untuk menemukan teknologi yang bertujuan
memudahkan mobilitas manusia, tak terkecuali perkembangan teknologi di bidang
otomotif.
Meningkatnya teknologi di bidang otomotif terutama di sektor kendaraan
bermotor mengakibatkan kebutuhan premium sebagai bahan bakar meningkat,
baik jumlah maupun kualitasnya. Data dan informasi dari sektor perhubungan
menyebutkan bahwa jumlah kendaraan bermotor rata-rata pertahun mengalami
peningkatan yang cukup signifikan yaitu mencapai lebih dari 13 % pertahun,
sedangkan konsumsi dunia akan minyak bumi adalah sekitar 50 juta barrel
perhari.
Kebutuhan manusia akan bahan bakar premium semakin meningkat
seiring meningkatnya jumlah kendaraan. Hal ini tentunya akan membutuhkan
persediaan bahan bakar premium yang lebih banyak. Namun bahan bakar minyak
di Indonesia saat ini akan semakin berkurang (langka) dan mahal. Pemikiran lebih
lanjut untuk masalah ini adalah dengan menggunaan bahan bakar alternatif pada
kendaraan diluar bahan bakar minyak. Salah satu bahan bakar alternatif yang
2
digunakan pada penelitian ini adalah asetilen. Bahan bakar asetilen sangat
dibutuhkan untuk memberikan kepastian prestasi mesin pada motor yang berupa
torsi, daya dan konsumsi bahan bakar.
Berdasarkan penjelasan di atas, sepanjang pengetahuan dan kemampuan
peneliti, maka peneliti tertarik mengadakan penelitian dengan mengambil judul
KAJIAN PRESTASI MESIN HONDA GRAND 1995 MENGGUNAKAN
BAHAN BAKAR ASETILEN dengan alat ukur differential dynamometer.
B. RUMUSAN PERMASALAHAN
Berdasarkan latar belakang masalah yang diuraikan dapat diketahui bahwa
penggantian bahan bakar premium dengan asetilen akan mempengaruhi prestasi
mesin kendaraan yang berupa torsi, daya dan konsumsi bahan bakar. Masalahnya
adalah untuk mengetahui seberapa jauh perubahan prestasi mesin dari motor
bakar. Bertolak dari masalah tersebut perlu diketahui pengaruh pemakaian asetilen
sebagai bahan bakar pengganti premium.
C. PEMBATASAN MASALAH
Dalam penelitian ini, pembatasan masalahnya adalah sebagai berikut :
1. Pengujian dilakukan pada mesin bensin 4 langkah merk Honda Grand 1995 di
Laboratorium Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
2. Hanya melakukan perbandingan prestasi mesin antara bahan bakar premium
dengan asetilen yang berupa torsi, daya dan konsumsi bahan bakar.
3
D. TUJUAN PENELITIAN
Berdasarkan dari permasalahan yang dikemukakan, maka tujuan penelitian
ini adalah sebagai berikut :
1. Mengetahui perbandingkan prestasi mesin Honda Grand 1995 pada
penggunaan bahan bakar premium dengan asetilen yang berupa torsi, daya dan
konsumsi bahan bakar spesifik.
2. Mengetahui perbandingan konsumsi bahan bakar asetilen yang berupa
perhitungan secara kenyataan dengan teori.
E. MANFAAT PENELITIAN
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan ini, maka diharapkan
penelitian ini dapat diambil manfaatnya, antara lain :
1. Memberi masukan bagi kalangan akademisi, praktisi dan pihak terkait
khususnya tentang penggunaan bahan bakar asetilen terhadap torsi, daya dan
konsumsi bahan bakar yang dihasilkan oleh motor bensin empat langkah satu
silinder.
2. Sebagai informasi yang penting bagi teknisi dalam rangka usaha peningkatan
teknologi khususnya di bidang otomotif.
3. Sebagai literatur pada penelitian yang sejenisnya dalam rangka pengembangan
teknologi bidang konversi energi.
4. Sebagai alternatif bagi pemilik kendaraan untuk menggunakan bahan bakar
asetilen.
4
F. SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mempermudah dan memahami penulisan skripsi ini disusunlah
skripsi dalam tiga bagian, yaitu bagian awal, isi, dan akhir.
Bagian awal skripsi terdiri dari halaman judul, halaman pengesahan, motto
dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar lambang dan singkatan, daftar
tabel, daftar gambar, daftar grafik, daftar lampiran, dan abstrak.
Bagian isi skripsi terdiri dari 5 bab, yaitu : Bab I Pendahuluan berisi
tentang latar belakang, rumusan permasalahan, pembatasan masalah, tujuan
penelitian, manfaat penelitian dan sistematika penulisan. Bab II Landasan Teori
berisi teori dasar yang berhubungan dengan motor bahan torak dan prestasi mesin.
Bab III Metodologi Penelitian berisi desain penelitian, variable penelitian, tempat
dan waktu penelitian, metode pengumpulan data, diagram alur penelitian dan
teknis analisis data. Bab IV Hasil Penelitian berisi hasil penelitian, perhitungan
data hasil penelitian terhadap torsi, daya dan konsumsi bahan bakar. Bab V
Simpulan dan Saran berisi simpulan dari hasil penelitian dan saran-saran yang
dapat mendukung pengembangan dalam penelitian selanjutnya.
Bagian akhir skripsi berisi tentang daftar pustaka dan lampiran-lampiran
yang mendukung penjelasan di dalam pembahasan.
BAB II
LANDASAN TEORI
Tujuan dari mesin pembakaran dalam (internal combustion engines)
adalah untuk menghasilkan tenaga mekanik dari energi kimia yang ada di dalam
bahan bakar. Dalam internal combustion engines energi dilepas oleh pembakaran
atau oksidasi bahan bakar di dalam mesin. Transfer kerja untuk menghasilkan
output tenaga yang diinginkan terjadi secara langsung antara fluida kerja dan
komponen mekanik mesin.
A. Siklus Termodinamika dari Mesin Torak
1. Umum
Asumsi yang digunakan dalam siklus termodinamika.
a. Dalam silinder mesin, jumlah medium kerja konstan dan beroperasi dalam
siklus tertutup. Dalam kondisi nyata akan merupakan siklus terbuka
dimana keluaran dari gas dari siklus sebelumnya harus dibuang dari
silinder mesin dan medium kerja yang baru dimasukkan.
b. Panas diterima dari luar pada waktu tertentu dari siklus dengan
pembakaran terjadi secara sempurna. Dalarn siklus nyata panas merupakan
hasil dari reaksi kimia dari bahan bakar dengan oksigen dalam udara. Hal
ini merupakan proses pembakaran yang komplek dan bahan bakar yang
tidak teroksidasi secara sempurna akan menyebabkan kerugian panas.
c. Kapasitas panas dari medium kerja dalam silinder adalah konstan dan
6
tidak tergantung dari temperatur. Kenyataannya kapasitas panas berubah-
ubah dan tergantung dari perubahan temperatur dan medium kerja.
d. Proses kompresi dan ekpansi terjadi tanpa pertukaran panas dengan
lingkungan (proses adiabatis). Kenyataannya perbedaan temperatur antara
medium kerja dengan dinding silinder untuk kedua proses, dan juga
perbedaan panas antara blok kepala silinder dan puncak piston akan
menyebabkan pertukaran panas dan menghasilkan kerugian panas.
[Sumber: Khovakh,M,1979:25].
2. Siklus dengan penambahan panas pada volume konstan (siklus Otto).
Gambar 2 menunjukkan siklus dalam koordinat p-V dan T-s dimana panas
diterima dan dibuang hanya pada volume konstan.
Gambar 2.1 Siklus mesin torak dengan panas ditambahkan pada volume konstan. [Sumber : Khovakh, M, 1979: 29]
Dalam siklus ini proses kompresi (garis ac) dan ekpansi (garis zb) terjadi
tanpa perubahan panas dengan lingkungan (dq = 0). Panas 1q diterima pada
volume konstan. Demikian juga dengan pembuangan panas 2q pada volume
7
konstan.
B. Siklus Nyata ( Actual ) Mesin Empat Langkah.
Motor bakar 4 langkah adalah motor bakar yang menyelesaikan siklusnya
(1 kali pembakaran) dalam dua kali putaran engkol. Proses kerja motor 4 langkah
adalah sebagai berikut:
Gambar 2.2 Siklus empat langkah [Sumber : Obert, Edward F, 1950: 2]
1. Langkah hisap
Campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam mesin (katup masuk
terbuka).
2. Langkah kompresi
8
Untuk menaikkan temperatur campuran (kedua katup tertutup).
3. Penyalaan dan selanjutnya pembakaran dari campuran homogen pada akhir
langkah kompresi, dengan panas dilepaskan sehingga menaikkan temperatur
dan tekanan gas, piston kemudian bergerak ke bawah pada expansion atau
power stroke (kedua katup tertutup).
4. Langkah buang
Penyapuan dalam silinder agar terbebas dari gas pernbakaran (katup buang
terbuka). [Sumber : Obert,Edward F, 1950: 1]
Data yang menggambarkan proses-proses secara terpisah ataupun
kombinasi serta efisiensi mesin dari siklus nyata diperoleh secara ekperimental
dengan bantuan diagram indikator yang mencatat perubahan tekanan di dalam
silinder dan besarnya karakteristik tertentu lainnya sebagai fungsi dari perubahan
volume (dalam koordinat pV) atau sudut rotasi/waktu dari poros engkol (dalam
koordinat p-ϕ atau p-t). Untuk mesin putaran tinggi, diagram indikator diperoleh
dengan peralatan pencatat respon cepat (sinar katodha oscilloscope dengan
piezoquartz dan penguat arus yang akan timbul ketika tekanan dalam silinder
berubah). [Sumber : Khovakh,M,1979: 77]
9
Gambar 2.3 Diagram indikator dari mesin karburator empat langkah dalam koordinat p-ϕ. I- katup masuk terbuka, 2- katup masuk tertutup, 3- penyalaan,
4- katup buang terbuka, 5- katup buang tertutup. [Sumber : Khovakh,M, 1979: 74]
10
Gambar 2.4 Diagram indikator dari mesin karburator empat langkah dalam koordinat p-V. a-diagram siklus, b- plot perubahan sudut engkol terhadap
perubahan piston, c-diagram pengeluaran gas. [Sumber : Khovakh, M, 1979: 76]
Dalam mesin karburator (gambar 2.4) katub masuk terbuka sesaat sebelum
titik mati atas (titik 1) dan menghisap bahan bakar dan udara seperti yang
digambarkan garis 1-5-a-2. Suplai campuran akan berhenti pada saat katup masuk
tertutup (titik 2). Campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam silinder
akan bercampur dengan hasil pembakaran dari siklus sebelumnya yang tersisa di
dalam silinder dan membentuk campuran kerja yang akan dikompresi setelah
langkah hisap. Titik 3 pada diagram indikator menunjukan waktu
penyalaan/pengapian. Pembakaran juga berlangsung dalam beberapa tingkat pada
langkah ekpansi. Pembuangan gas dimulai ketika katup buang terbuka. Pada
11
keadaan ini tekanan di dalam silinder lebih besar dari tekanan atmosfer dan
mulailah proses pembuangan gas dari silinder melalui katup buang. Proses
pembuangan terjadi pada garis 4-1-5 dan berakhir pada saat katup buang tertutup
yaitu pada titik 5.
C. Parameter prestasi mesin
Secara praktis prestasi mesin ditunjukan oleh torsi dan daya. Parameter ini
relatif penting untuk mesin dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat
pembebanan. Daya poros maksimum menggambarkan sebagai kemampuan
maksimum mesin. Torsi poros maksimum pada kecepatan tertentu
mengindikasikan kemampuan untuk rnemperoleh aliran udara (atau campuran
udara dengan bahan bakar) yang tinggi yang masuk ke dalam mesin pada
kecepatan tersebut. Sewaktu mesin dioperasikan pada waktu yang lama konsumsi
bahan bakar dan efisiensi mesin menjadi sangat penting. [Sumber : Heywood,John
B,1988 : 823]
1. Torsi
Gaya putaran/puntiran (torsi) merupakan harga yang ditunjukkan oleh
momen motor pada out put poros engkol (crank shaft). Torsi merupakan perkalian
antara gaya yang dihasilkan dari tekanan hasil pembakaran pada torak dikalikan
dengan jari-jari lingkar poros engkol. Hal ini berarti besarnya torsi motor
dipengaruhi oleh dua hal pokok yaitu jari-jari lingkar poros engkol dan gaya
akibat tekanan hasil pembakaran. Motor dengan jari-jari lingkar poros engkol
lebih besar akan menghasilkan torsi yang besar pula, demikian halnya dengan
12
gaya hasil pembakaran yang sangat dipengaruhi oleh faktor kesempurnaan
pembakaran. Semakin sempurna pembakaran suatu motor maka torsi yang
terbangkit akan semakin maksimal. Bila radius tenaga yang bekerja adalah ’r’ (m)
dan tenaga yang diberikan adalah ’F’ (kgf) maka momennya adalah T = F.r
(kgf.m). Bila kita memerlukan momen yang lebih besar maka kita harus
memperpanjang jarak dari pusat ke tenaga atau memperbesar gaya yang bekerja
pada pusat tenaga. Seperti yang terdapat pada sebuah motor bahwa tekanan
pembakaran yang terjadi pada torak diteruskan keporos engkol melalui batang
torak, dan ’r’nya adalah panjang lengan poros.
Gambar 2.5 Konsep torsi [Sumber : Dasar-Dasar Automobil, 1990: 13]
Torsi yang dihasilkan motor diteruskan ke roda-roda penggerak dan
dijadikan tenaga yang dapat memutar roda-roda kendaraan. Torsi yang dihasilkan
oleh sebuah motor dapat dihitung dengan rumus :
T = F x r (2-1)
Keterangan :
T : Torsi motor (kgf.m).
13
F : Gaya dorong torak (kgf)
r : Panjang lengan poros engkol (m)
2. Daya Motor
Untuk mengangkat suatu benda dengan ketinggian atau jarak tertentu
membutuhkan kerja yang sama tanpa memperhatikan kerja tersebut dilakukan
dalam 1 detik, 1 jam maupum 1 tahun. Laju kerja yang dilakukan dalam satuan
waktu disebut dengan daya. Jadi jika ΔW dilakukan dalam selang waktu Δt maka
daya rata-rata P dapat didefinisikan sebagai berikut :
waktuSelangdilakukanyangKerjaratarataDaya =−
ΔtΔWP = (2-2)
Daya motor diukur dari berapa besarnya kerja yang dilakukan oleh motor
tersebut pada waktu tertentu, umumnya daya dihitung dalam 1 detik 75 m-kg
( 1 Horse Power).
Bila tenaga kuda adalah jumlah kerja motor yang disalurkan dalam waktu
tertentu, torsi dapat dijadikan sebagai ukuran kerja yang dilakukan oleh suatu
motor. Dalam menghitung daya motor biasanya daya (horse power) dinyatakan
per detik, kecepatan putaran per menit, dan torsi dalam Nm sehingga dapat ditulis
dalam persamaan sebagai berikut :
60752
xnTP π
= (2-3)
Keterangan :
14
P : Daya motor (HP)
T : Torsi motor (kgf.m)
N : Putaran motor (rpm)
751 : Faktor konversi satuan kgf-m menjadi satuan HP
602π : Faktor konversi kecepatan putar (rpm) menjadi kecepatan
translasi (m/detik)
Daya pada sebuah motor dapat dipengaruhi oleh ukuran diameter silinder,
langkah torak, perbandingan kompresi serta rendemen-rendemen (efisiensi).
Dalam memperjelas hal tersebut seperti diuraikan dibawah ini (Dasar-Dasar
Automobil, 1990:11)
a. Volume Silinder (Displacement)
Diameter silinder dan langkah torak merupakan dua faktor penting
dalam menentukan kemampuan motor. Hal ini karena banyak sedikitnya
bahan bakar yang dibakar oleh motor tergantung dari volume silinder yang
mana volume ini tergantung dari besarnya diameter silinder dan panjang
langkah torak. Langkah torak dihitung dari jarak antara titik mati atas
dengan titik mati bawah. Semakin besar diameter silinder dan langkah torak
berarti semakin banyak bahan bakar yang bisa dibakar sehingga tenaga yang
dihasilkan akan besar pula.
15
Gambar 2.6 Silinder displacement [Sumber : Heywood, John B, 1989: 9]
Harga volume silinder dapat ditentukan dengan persamaan dibawah ini :
( ) NLV D ... 22π= (2-4)
Keterangan :
V : Total displacement
D : Diameter silinder
L : Langkah torak
N : Jumlah silinder
Pada umumnya displacement yang besar maka jumlah campuran
bahan bakar dan udara yang dihisap ke dalam silinder akan lebih banyak,
tekanan pembakaran bertambah sehingga tenaga yang dihasilkan akan lebih
besar pula.
16
b. Perbandingan Kompresi
Perbandingan kompresi (compression ratio) diukur dengan banyaknya
campuran bahan bakar dan udara yang dapat masuk ke dalam silinder
selama langkah hisap (volume silinder), yang di pampatkan pada langkah
kompresi. Volume sisa pada bagian atas silinder bila torak sudah mencapai
titik mati atas (volume ruang bakar). Perbandingan kompresi adalah
perbandingan antara volume silinder ditambah dengan volume ruang bakar
dan dibagi dengan volume ruang bakar. Perbandingan kompresi yang
dipertinggi menyebabkan tekanan pembakaran akan bertambah besar
namun tidak boleh melebihi batasan tertentu karena akan mengakibatkan
terjadinya knocking yang akan menurunkan daya mesin.
VrbVrbVsKompresianPerbanding +
= (2-5)
Keterangan :
Vs : Volume silinder (cm3)
Vrb : Volume ruang bakar (cm3)
Pada umumnya perbandingan kompresi untuk motor bensin 8 sampai 11.
c. Efisiensi Volumetric dan Efisiensi Pengisian
(Volumetric Effisiensi dan Charging Effisiensi)
Berdasarkan teori besarnya tenaga hasil pembakaran dipengaruhi jumlah
campuran udara dan bahan bakar yang masuk kedalam silinder selama
langkah hisap. Pada kenyataanya jumlah campuran yang dihisap oleh motor
berbeda dan dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain; tekanan, suhu,
17
gas-gas sisa dan waktu kerjanya katup-katup. Hal inilah yang menyebabkan
perencanaan kemampuan pemasukan yang sesungguhnya (actual intake
performance), efisiensi volumetric dan efisiensi pengisian digunakan
sebagai ukuran rata-rata.
Bila suhu absolut dan tekanan masing-masing adalah T dan P dan
keadaan standart T0 = 150 dan P0 = 760 mm Hg, efisiensi volumetric dan
efisiensi pengisiannya sebagai berikut :
TdanPpadavolumelangkahdalamcampBeratTdanPpadabenudaracampBerat
langkahVolumeTdanPpadabenudaracampVol
effisiensiVolumetricvolumetricEfisiensi
.sin&.
sin&..
=
=
00
00
.sin&.
&&..)arg(
TdanPpadalangkahvolumedalamcampBeratTdanPpadabenudaracampBerat
langkahVolumeTPkedirubahTPpadadihisapyangcampVol
effisiensiingChpengisianEfisiensi
=
=
Hasil perhitungan efisiensi volumetric tidak akan diperoleh tanpa
terlebih dahulu mengetahui tekanan dan suhu dari keadaan pemasukan,
tetapi pada efisiensi pengisian volume absolut campuran udara dan bensin
dapat diselesaikan sebab kondisi standarnya telah diketahui.
Harga efisiensi pengisian berbanding langsung dengan out put mesin
sehingga akan lebih baik jika dibuat sebesar mungkin. Harga efisiensi
mencapai 100% tidak memungkinkan karena adanya tahanan sistem hisap
dan efek-efek gas buang, harga umumnya berkisar antara 65 – 85%.
Efisiensi pengisian hanya bisa ditingkatkan jika menggunakan pendorong
gas (super charger).
18
d. Efisiensi Thermis (Thermal Effisiensi)
Efisiensi thermis dari motor adalah perbandingan antara panas yang
diberikan dengan panas yang dirubah kedalam pekerjaan efektif. Misalkan
panas yang dihasilkan dari pembakaran campuran udara bahan bakar yang
dimasukkan kedalam silinder adalah Q1 Kcal dan panas yang hilang pada
dinding silinder serta bagian-bagian lainnya adalah Q2 Kcal.
1
21
QQQThermisEfisiensi −
= (2-6)
keterangan diatas Q1 – Q2 Kcal adalah tenaga nyata yang digunakan.
Gambar 2.7 Diagram kesetimbangan panas motor [Sumber : Dasar-Dasar Automobil, 1990:13]
e. Efisiensi Mekanis
Sebagian gaya indikasi tiap langkah kerja digunakan untuk proses motor
itu sendiri. Pemakaian tenaga lain untuk melawan tahanan gesek dari
bearing, piston dan komponen-komponen mesin lainnya. Semua tenaga
yang hilang akibat gaya-gaya di atas disebut dengan kerugian gesek (Nf)
dimana :
Ne= Ni + Nf (2-7)
Exhaust gas loss 34%
Cooling loss 32%
Effective work 25%
Mechanical loss6%
Pumping loss 3%
19
Kerugian gesek sulit diukur secara tepat, pendekatan yang umum
dilakukan pada mesin putaran tinggi adalah menggunakan dynamometer.
Kecepatan mesin, setting throttle, temperatur pelumas dan tekanan atmosfir
dijaga dalam kondisi yang stabil selama pengujian. Kesalahan umum yang
terjadi pada metode ini adalah gaya tekanan gas pada piston dan ring piston
selama pengujian lebih rendah dari kondisi mesin di lapangan.
Perbandingan tenaga pengereman yang dihasilkan mesin dan daya
indikasi disebut dengan effisiensi mekanik mη dimana :
i
f
i
em N
NNN
−== 1η (2-8)
Tenaga untuk siklus kerja engine termasuk dalam kerugian gesek,
efisiensi mekanik tergantung pada desain posisi throttle sesuai putaran
mesin. Pada mesin-mesin modern efisiensi mencapai 90% pada 1800-2400
rpm, menurun menjadi 75% pada putaran maksimal.
3. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (sfc)
Besarnya daya dan torsi suatu motor merupakan hasil dari pembakaran
campuran bahan bakar dan udara dalam ruang silinder / bakar. Banyaknya bahan
bakar dan udara yang dirubah menjadi daya ditunjukkan dalam satuan berat
kilogram. Hal ini berarti banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor
dibandingkan daya yang dihasilkan dalam tiap satuan waktu akan didapatkan
besaran yang disebut dengan konsumsi bahan bakar spesifik (specific fuel
consumtion/ sfc).
20
Tingkat pemakaian bahan bakar dalam suatu motor baik ataupun buruknya
akan ditentukan dengan banyaknya bahan bakar yang diberikan dan tenaga kuda
(daya) yang dihasilkan saat itu. Hal itulah yang berbeda dengan pemakaian bahan
bakar saat motor berjalan, tidak selamanya dapat dikatakan bahwa motor-motor
dengan volume silinder (displacement) yang besar akan berarti pemakaian bahan
bakarnya tinggi/boros.
Nilai konsumsi bahan bakar spesifik (sfc) dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
)/......(.......... hHPKgPxtmbbsfc −= (2-9)
Keterangan :
sfc : Specific fuel consumtion (Kg/HP-h)
mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
mf : Konsumsi bahan bakar (Kg/h)
P : Daya out put (HP)
t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
Pada penelitian ini perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik dihitung
secara ekonomi dengan mengetahui bahan bakar yang dijual di pasaran yaitu pada
bahan bakar premium dengan harga Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg dan pada
bahan bakar asetilen dengan harga Rp 150.000,- tiap 4 kg atau 21 kg/cm2.
Sehingga rumus yang di dapat adalah
)/......(..........arg hHPRpPxt
abbmbbxhekonomisfc −= (2-10)
21
Keterangan :
Sfc ekonomi : Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)
mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg)
- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau 21kg/cm2)
P : Daya out put (HP)
t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
Untuk mengetahui konsumsi bahan bakar secara ekonomi yaitu dengan
cara volume bahan bakar yang dikonsumsi dikalikan dengan harga bahan bakar
kemudian dibagi dengan waktu yang dibutuhkan. Dengan rumus yaitu
)/......(..........arg hRpt
abbmbbxhekonomimf = (2-11)
Keterangan :
mf ekonomi : Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)
D. Teori Pembakaran
1. Bahan Bakar
Hampir semua jenis bahan bakar saat ini diturunkan dari minyak bumi.
Secara prinsip komponen minyak adalah hidrokarbon. Antara lain jenis parafins/
alkana dengan rumus kimia CnH2n+2, napthenes / cyclanes dengan rumus kimia
CnH2n, hidrokarbon aromatic CnH2n-6, dan olefins CnH2n [Sumber : Mathur, ML,
R.P Sharma, 1980: 232].
22
Sifat alamiah dari bahan bakar adalah sebagai berikut:
a. Volatility ( penguapan) adalah kamampuan menguap dari bahan bakar
pada temperatur tertentu dalam proses distilasi.
b. Titik nyala adalah temperatur tertentu diniana bahan bakar dapat terbakar
tanpa bantuan percikan api.
c. Specific gravitasi merupakan perbandingan berat jenis bahan bakar
terhadap acuan tertentu ( berat jenis air atau udara).
d. Nilai bakar adalah jumlah energi yang terkandung dalam bahan bakar.
2. Premium
Premium merupakan campuran hidrokarbon parafin, olefin, napthenes,
dan aromatic. Komposisi premium bervariasi tergantung pada sumber minyak
bumi dan proses refining.
Premium mempunyai temperatur nyala minimum 360°C. Premium
dipasaran mernpunyai mempunyai angka oktan RON (Research Octan Number)
minimal 88, MON (Motor Ocian Number) 83-90, LHV 44585 kJ/kg, (A/F)s 14,6,
berat jenis 0,723 gr/cm3. [Sumber : Ahadiat, Nur:38]
Biasanya untuk meningkatkan angka oktan dari premium ditambahkan zat
anti knock seperti TEL (Tetra Ethyl Lead) dan TML (Tetra Methyl Lead) yang
merupakan aditif anti knock yang sangat efisien. Tetapi senyawa ini mengandung
logam berat (timbal) yang sangat berbahaya pada kesehatan manusia.Berikut ini
adalah spesifikasi bahan bakar premium :
23
Tabel.2.1 Spesifikasi bahan bakar premium
BATASAN METODE TEST SIFAT SATUAN MIN MAKS ASTM LAIN Angka Oktan Riset RON 88,0 D-2699 Kandungan Timbal (Pb) Gr / lt 0,30 D-3341 Distilasi : 10% Vol. Penguapan 50% Vol. Penguapan 90% Vol. Penguapan
°C °C °C
88
74 125 180
Titik Didih akhir °C 205 Residu %Vol 2,0 Tekanan Uap Reid pada 37,8°C kPa 62 D-323
Getah Purwa Mg/100ml D-381 Periode Induksi Menit 240 D-525 Kandungan belerang %massa 0,20 D-1266 Korosi Bilah Tembaga 3 jam / 50°C No.1 D-130
Uji Doctor atau Negatif IP 30 Belerang Mercaptan °C 0,0020 D-3227 Warna Kuning Visual Kandungan pewarna Gr/100lt 0,113
(Anonim,1998) 3. Asetilen
Asetilen adalah gas yang tidak berwarna, mudah terbakar, dengan bau
mirip bawang putih. Asetilen adalah gas sintetis yang diproduksi dari reaksi
kalsium karbid dengan air, dan disimpan dalam silinder yang berisi cairan aseton.
Asetilen diperoleh lewat reaksi kimia dalam bentuk gas. Karena berbentuk
gas, maka asetilen memerlukan perlakuan khusus, terutama dalam penyimpanan
dan penggunaannya. Agar lebih fleksibel dalam penggunaanya gas asetilen
disimpan dalam tabung, yang dapat dipindah-pindah dan mudah penggunaannya.
Asetilen (C2H2) diperoleh dengan cara mereaksikan CaC2 (kalsium
karbida) dengan air. Karbid atau CaC2 adalah senyawa kimia antara CAO (kapur)
dan C ( karbon). Sehingga menghasilkan gas hidrokarbon yang diperoleh dari
24
unsur-unsur kapur, karbon, dan air. Persamaan reaksi pembuatan C2H2 :
CaO + 3C CaC2 + CO Batu kapur Karbon Karbid Karbon Monoksida
CaC2 + 2H2O C2H2 + Ca(OH)2 Kalsium Karbid Air Asetilen Kapur Tohor
[Sumber : Arifin, 1997 : 86]
Reaksi kimia dari pembakaran asetilen dengan oksigen adalah
2 C2H2 + 5 O2 4 CO2 + 2 H2O Asetilen Oksigen Karbon Dioksoda Air
Asetilen disimpan dalam tabung asetilen yang didalamnya diisi dengan
alat bahan berpori seperti kapas sutera tiruan atau asbes yang berfungsi sebagai
penyerap aseton. Aseton adalah bahan dimana asetilen dapat larut dengan baik
dan aman dibawah pengaruh tekanan. Berikut ini adalah sifat fisika dan kimia gas
asetilen :
Tabel 2.2. Sifat fisika dan kimia gas asetilen
Uraian Simbol / Besaran Simbol Molekul C2H2 Berat Molekul 26,04 Relative density pada 32°F dan 1 atm 0,906 Spesific gravity dari cairan pada -112°F 0,613 Spesific volume dari gas pada 1 atm cuft/lb pada 70°F 14,7 Titik sublimasi pada tekanan 1 atm -118°F Titik didih pada tekanan 10 psig -103°F Titik lebur pada tekanan 10 psig -116°F Panas latent penguapan pada titik triple 264 Btu/lb Panas specific (cp) pada 60°F dan tekanan 1 atm 0,383 Cp/cv pada 60°F dan tekanan 1 atm 1,26 Panas pembakaran kotor 1451 Btu/cuft Panas pembakaran kritis 1407 Btu/cuft Tekanan kritis 907°F Temperatur kritis 96,8°F Kelarutan dalam air pada 32°F 1,7 vol/vol Kelarutan dalam air pada 32°F 1,1 vol/vol
(Othmer Kirk,1963)
25
Gambar 2.8 Tabung Asetilen
Keluarnya gas asetilen pada tabung dapat diatur dengan alat yang disebut
regulator. Regulator adalah alat atau perlengkapan dari tabung gas yang berfungsi
sebagai alat untuk mengatur besarnya tekanan kerja. Besarnya tekanan kerja dapat
diatur dengan cara mengatur katup. Pada regulator terdapat dua buah alat
pengukur tekanan yang disebut manometer yaitu manometer tekanan isi dan
manometer tekanan kerja. Tugas utama regulator adalah menurunkan tekanan
tinggi gas pada tabung ke tekanan kerja yang sesuai dan mempertahankan tekanan
kerja yang stabil meskipun tekanan pada tabung berubah-ubah. Tekanan kerja
asetilen yang dipakai pada penelitian ini adalah 0,075 – 0,2 kg/cm2.
26
Gambar 2.9 Regulator
Untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar kendaraan bermotor pada
penelitian ini maka diperlukan alat pemisah aliran bahan bakar khusus yang dibuat
oleh peneliti.Alat ini berguna untuk memisahkan aliran bahan bakar premium dan
asetilen.Pada penelitian ini bahan bakar premium dan asetilen di operasikan secara
sendiri-sendiri.
27
Bagian-bagian dari alat pemisah aliran bahan bakar adalah
a. Intake manifol dibuat bercabang berfungsi untuk aliran bahan bakar
premium dan asetilen
b. Stop kran pipa ukuran 1”terdapat dua buah yang masing-masing berfungsi:
1. Untuk aliran campuran bahan bakar premium dan udara
2. Untuk aliran campuran bahan bakar asetilen dan udara
c. Kran aliran gas asetilen berfungsi untuk mengatur besar kecilnya gas yang
dimasukkan ke intake manifol
d. Corong berfungsi sebagai tempat untuk anemometer agar tidak terjadi
kebocoran aliran udara yang masuk
e. Busur derajat terdapat tiga buah yang masing-masing berfungsi :
1. untuk mengetahui pembukaan kran asetilen
2. untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran asetilen dan udara
3. untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran bahan bakar
premium dan udara
f. Fiber paking dibuat ulir terdapat dua buah yang berfungsi untuk
menghindari kebocoran pada campuran bahan bakar dan udara yang
melewati intake manifol.
g. Dobble nepel ukuran ¾” terdapat empat buah yang berfungsi sebagai
penghubung antara stop kran dengan fiber paking dan untuk menyamakan
diameter dalamnya intake manifol.
h. Jarum penunjuk terdapat tiga buah yang berfungsi untuk menunjukkan
derajat pembukaan kran.
28
Gambar 2.10 Alat pemisah aliran bahan bakar
E. Fenomena Pembakaran
Pembakaran normal adalah proses pembakaran dimana sumber api hanya
berasal dari percikan api busi dan nyala api menyebar keseluruh ruang bakar
secara seragam dan dengan kecepatan yang normal. [Sumber : Heywood, John
B,1988: 375]. Pembakaran ini dimulai sesaat sebelum akhir langkah pemampatan
dan diakhiri sesaat setelah melewati titik mati atas. Pada pembakaran ini suhu
ruang bakar akan mencapai 2100 K hingga 2500 K [Surnber : Arends, BPM&
Berenschot, 1980: 60].
Pembakaran tidak normal adalah pembakaran dimana nyala api tidak
dimulai dari percikan api busi tetapi dari titik panas pada permukaan ruang bakar
baik sebelum penyalaan ataupun sesudah penyalaan. Pembakaran tidak normal
dapat dikelompokan menjadi dua bagian yaitu: spark knock dan surface ignition.
Spark knock adalah suara bising yang ditimbulkan oleh pembakaran sendiri dari
campuran bahan bakar dengan udara yang berada di depan nyala api normal dan
29
hal ini terdengar secara berulang-ulang. Spark knock dapat dikurangi dengan
mengatur waktu pengapian. Surface ignition adalah pembakaran dari campuran
bahan bakar dengan udara akibat katup yang overheat, deposit pada ruang bakar
yang menyala dan adanya hot spot pada ruang bakar. Surface ignition dapat terjadi
sebelum pengapian normal (pre ignition) ataupun setelah pengapian normal (post
ignition). [Sumber : Heywood, John B,1988: 450 ]
Gambar 2.11 Pembakaran normal dan pembakaran sendiri [Sumber : Arends, BPM & Berenschot, 1980: 60]
Dalam pembakaran normal, pembakaran terjadi secara teratur yang
lamanya kira-kira tiga milidetik dan perjalanan tekanan terjadi secara teratur di
atas piston seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.8. a s/d d.
Dalam pembakaran tidak normal seperti yang diperlihatkan pada gambar
30
2.11 e s/d h, sebagian dari isi silinder terbakar dalam waktu yang sangat singkat
(sepersepuluh sampai seperlima puluh milidetik). Disebabkan oleh singkatnya
pembakaran, tekanan dalam seluruh ruang pembakaran tidak dapat sama sehingga
terjadilah gangguan keseimbangan (dengan tekanan tinggi setempat). [Sumber :
Arends, BPM& Berenschot, 1980: 61].
F. Teori Kinetik Gas
Teori kinetik zat membicarakan sifat zat dipandang dari sudut momentum.
Peninjauan teori ini bukan pada kelakuan sebuah partikel, tetapi diutamakan pada
sifat zat secara keseluruhan sebagai hasil rata-rata kelakuan partikel-partikel zat
tersebut.
1. Sifat Gas Umum
a. Gas mudah berubah bentuk dan volumenya.
b. Gas dapat digolongkan sebagai fluida, hanya kerapatannya jauh lebih
kecil.
2. Sifat Gas Ideal
a. Gas terdiri atas partikel-partikel dalam jumlah yang besar sekali, yang
senantiasa bergerak dengan arah sembarang dan tersebar merata dalam ruang
yang kecil.
b. Jarak antara partikel gas jauh lebih besar daripada ukuran partikel,
sehingga ukuran partikel gas dapat diabaikan.
c. Tumbukan antara partikel-partikel gas dan antara partikel dengan dinding
tempatnya adalah elastis sempurna.
31
d. Hukum-hukum Newton tentang gerak berlaku.
3. Persamaan Gas Ideal dan Tekanan (P) Gas Ideal
P V = n R T = N K T (2-12)
n = N/No (2-13)
Keterangan :
T : Suhu (°K)
R : K . No : 8,31 )/mol. °K
N : Jumlah pertikel
P : (2N / 3V) . Ek °T = 2Ek/3K (2-14)
Keterangan :
V : Volume (m3)
n : Jumlah molekul gas
K : Konstanta Boltzman = 1,38 x 10-23 J/°K
No : Bilangan Avogadro = 6,023 x 1023/mol
4. Energi Total (U) dan kecepatan (v) Gas Ideal
Ek = 3KT/2 (2-15)
U = N Ek = 3NKT/2 (2-16)
Keterangan :
Ek : Energi kinetik rata-rata tiap partikel gas ideal
U : Energi dalam gas ideal = energi total gas ideal
v : Kecepatan rata-rata partikel gas ideal
Jadi dari persamaan gas ideal dapat diambil kesimpulan:
a. Makin tinggi temperatur gas ideal makin besar pula kecepatan partikelnya.
32
b. Tekanan merupakan ukuran energi kinetik persatuan volume yang dimiliki
gas.
c. Temperatur merupakan ukuran rata-rata dari energi kinetik tiap partikel
gas.
d. Persamaan gas ideal (P V = nRT) berdimensi energi/usaha .
e. Energi dalam gas ideal merupakan jumlah energi kinetik seluruh
partikelnya.
Dari persarnaan gas ideal PV = nRT, dapat di jabarkan:
a. Pada (n, T) tetap, (isotermik)
berlaku Hukum Boyle:
PV = C
33
Grafik 2.1 Hubungan antara tekanan dan volume [Sumber : Wps Prenhall]
34
Gambar 2.12 Hubungan antara tekanan dan volume [Sumber : Wps Prenhall]
b. Pada (n,P) tetap, (isobarik)
berlaku Hukum Gay-Lussac:
V/T= C
Grafik 2.2 Hubungan antara volume dan temperatur [Sumber : Wps Prenhall]
35
Gambar 2.13 Hubungan antara volume dan temperatur [Sumber : Wps Prenhall]
c. Pada (n, V) tetap, (isokhorik)
berlaku Hukum Gay-Lussac:
P/T=C
Grafik 2.3 Hubungan antara tekanan dan temperature [Sumber : Wps Prenhall]
36
d. Pada n tetap,
berlaku Hukum Boyle-Gay-Lussac:
PV/T=C
C = konstan
Jadi:
(P1.V1)/T1 = (P2.V2)/T2=...dst.
G. Differential Dynamometer
Prinsip pengukuran daya adalah terjadinya pengereman pada sistem yang
mengakibatkan adanya pembebanan pada mesin. Hasil dari peristiwa ini adalah
terukurnya daya out put pada putaran tertentu. Differential dynamometer
merupakan alat uji daya dan torsi sepeda motor yang memanfaatkan konsep
kesetimbangan gaya pada differential dan konsep tekanan fluida statis (konsep
Pascal) sebagai media pembacanya, yang mana pembebanan motor diatur melalui
pembebanan pompa dengan pemampatan fluida cair melalui keran-keran
pengatur.
Beberapa prinsip yang mendasari konsep kerja dari differential
dynamometer dijelaskan sebagai berikut :
1. Prinsip Differensial Gear
Differential gear dapat dijelaskan sebagai rangkaian dua buah roda gigi
sesumbu yang dihubungkan oleh satu atau lebih planetary gear yang ditempatkan
diantara porosnya dan dipasang pada suatu meja putar atau turn table yang
digerakkan ring gear. Biasanya dibidang otomotif planetary gear pada differential
37
disebut dengan pinion gear.
1) 2) 3)
Gambar 2.14 Jenis-jenis differential gear [Sumber : The Antikythera Mechanism II]
Differential gear secara dibagi menjadi tiga kelompok, yaitu :
a. Straight-line differential
Differential yang digunakan sebagai pembeda gerakan antara dua buah
rack.
b. Rotary differential
Differential yang digunakan sebagai pembeda putaran dua buah poros
dimana putaran keduanya saling mempengaruhi.
c. Planetary differential
Differential yang digunakan sebagai pembeda putaran dua buah poros
dimana putaran keduanya tidak saling mempengaruhi.
2. Konsep Differential Gear pada Mobil
Differential gear pada mobil termasuk jenis rotary differential. Konsep
differential gear pada mobil digunakan sebagai pembeda putaran roda belakang
mobil berdasarkan perbedaan bebannya, pada saat mobil ter sebut berbelok.
38
Gambar 2.15 Konstruksi differential gear mobil [Sumber : Automobile Differential Gears]
Analisa differential gear mobil didasarkan pada analisa straight-line
differential, baik distribusi putarannya maupun pembebanannya. Analisa straight-
line differential sebagai berikut :
Gambar 2.16 Konsep straight-line differential [Sumber : Automobile Differential Gears]
Analisis dalam hal ini pinion gear dianggap bebas berputar pada plat
penggerak, jika kecepatan driven plat Va, kecepatan rack atas Vb, kecepatan
rack bawah Vc, maka perbandingan ketiganya diberikan dalam persamaan
berikut:
Vb
Va
Vc
39
2VcVbVa +
= (2-17)
Persamaan ini dapat diterapkan pada rotary differential dengan
memberikan kecepatan dalam bentuk kecepatan putar sehingga :
2ncnbna +
= (2-18)
Keterangan :
na : Kecepatan putar ring gear
nb, nc : Kecepatan putar masing- masing poros out put.
3. Konsep Kesetimbangan Differential pada Differential Dynamometer
Rangkaian pada differential dynamometer ini, poros output pada sisi
pembaca beban digunakan untuk menekan sebuah tabung hidrolik, sehingga
kecepatannya bisa diabaikan,Vc=0, sehingga perbandingan putarannya adalah :
nanb
nbna
22
0
=
+= (2-19)
jumlah putaran pada poros out put yang bebas adalah dua kali jumlah putaran dari
ring gear.
Konsep kesetimbangan beban pada rotary differential juga bisa
disederhanakan dengan melihat analisa pada straight-line differential. Pada
straiht-line differential setiap perpindahan satu gigi pada satu sisinya akan secara
langsung memindahkan juga satu gigi pada sisi rack yang lain, Penyederhanaan
analisa bisa dengan analogi dua rack itu sebagai sebuah tali dan pinion gear
sebagai sebuah puli, sehingga sistem straight-line differential sebagai rangkaian
40
pulley dan tali sebagai berikut :
Gambar 2.17 Kesetimbangan pada pulley dan tali [Sumber : Rudenko, N, 1992: 60]
Dari gambar diatas didapatkan :
hs 2= (2-20)
vc 2= (2-21)
dengan :
s : Jarak perpindahan W
h : Jarak perpindahan F
c : Kecepatan gerak tali
v : Kecepatan gerak sumbu pulley
Bila hambatan gesek pulley, dan faktor kekakuan tali diabaikan, maka
berdasarkan persamaan Newton III dimana aksi sama dengan reaksi persamaan
W
F
s
h
c
v
Tc Tb
Ta
41
gayanya menjadi :
SW =
WFSWF
2=
+= (2-22)
Persamaan ini dapat diaplikasikan pada sistem rotary differential dengan,
mengganti faktor h dengan n, dan arena gaya pada suatu sisten rotary selalu
berhubungan denga faktor radius perputarannya (r) dimana :
rFT .= (2-23)
pada sistem ini kesetimbangan gaya kita gantikan dengan kesetimbangan torsi,
dan kecepatan dalam kecepatan putar, sehingga persamaan diatas, menjadi :
TbTaTcTbTa
TcTb
2=
+=
=
(2-24)
nanb
nbna
22
0
=
+= (2-25)
Persamaan ini dapat kita buktikan menggunakan prinsip pentransmisian daya
dengan angka effisiensi dianggap 1 :
nbTbnaTaNbNa
..2..2 ππ =
= (2-26)
untuk 2nbna = , persamaannya menjadi :
TbTa
nbTbnbTa
2
..22..2
=
= ππ (2-27)
Keterangan:
Ta : Torsi ring gear
42
Tb : Torsi out put shaft bebas
Tc : Torsi out put shaft diam
Berdasar uraian diatas dapat disimpulkan bahwa untuk kondisi praktis
diabaikan, maka sistem rotary differential dapat digunakan sebagai penggunaan
prinsip kesetimbangan, dan pengkonversian suatu torsi atara dua poros yang
sesumbu.
4. Konsep Tekanan Fluida Statis (Hukum Pascal)
Pada tahun 1648 Pascal telah menganalisis tentang tekanan sehingga
lahirlah hukum pascal yang berbunyi : Tekanan pada zat cair diteruskan kesegala
arah sama rata sehingga setiap bidang yang sama luas mendapat tekanan yang
sama besar. Bidang datar yang sama, kekuatan tekanan dalam suatu cairan sama
sehingga dari hukum pascal ini dapat kita peroleh besarnya gaya (F) dari tekanan
(P) dengan persamaan Pascal yaitu :
AFP = (2-28)
Keterangan :
P : Tekanan (N/m2, Pa)
F : Gaya (N)
A : Luas penampang (m2)
Sebenarnya dengan menggunakan hukum Pascal kita bisa membuat suatu
konsep alat pengukur daya yang cukup mudah dalam penerapanya. Besarnya
tekanan hidrolis (P) dapat diukur langsung dengan alat pengukur tekanan
43
(pressure gauge) sehingga hasil pembacaannya dapat digunakan sebagai dasar
untuk mengetahui besarnya torsi dan daya suatu motor.
5. Daya Efektif Motor pada Jalan
Acuan pengukuran daya sepeda motor untuk menguji engine sepeda motor
adalah dengan menguji daya di jalan pada kecepatan tetap, yang disebut beban
jalan, dihitung berdasar tahanan putar dari gesekan jalan dengan roda dan gaya
aerodinamis dari kendaraan. Persamaan tahanan putar (CR) dan koefisien
aerodinamik (CD) diambil secara empiris, persamaan yang mendekati beban jalan
Nr adalah
vvvDaRr SSACCN ⎟⎠⎞
⎜⎝⎛ += 2
v 21gm ρ (2-29)
Keterangan :
Nr : Daya efektif sepeda motor pada jalan (Watt)
CR : Koefisien tahanan putar (0,012 < CR < 0,015)3
mv : Massa pada roda (kg)
g : Percepatan gravitasi ( 9.81m/s2)
aρ : Tekanan udara (N/m2)
CD : Koefisien aerodinamis ( 0,3 < CD < 0,5)3
Av : Luasan tampang depan kendaraan (m2)
Sv : Kecepatan kendaraan (m/s)
6. Bagian dan cara kerja differential dynamometer.
Differential dynamometer ini secara garis besar dapat di kelompokan
menjadi:
a. Bagian aliran fluida
44
Sistem ini terdiri dari: pompa fluida, pipa-pipa/ selang-selang fluida, keran
fluida yang berjumlah dua buah, tangki reservoir/cadangan.
b. Sistem penggerak
Sistem penggerak ini terdiri dari : dua buah rol roda, satu unit differential,
kopel dan puli.
c. Sistem rangka dan pengukur
Sistem ini terdiri dari : mekanisme penekan, rangka,penjepit roda, load
cell (pembaca gaya) dan proximity (pembaca putaran).
Berdasarkan konstruksi dan kemampuannya differential dynamometer
mempunyai prinsip kerja sebagai berikut :
a. Daya sepeda motor yang digunakan untuk memutar roda akan diteruskan
ke roller differential dynamometer sehingga akan diteruskan untuk memutar
unit differential. Putaran diteruskan ke poros kanan dan kiri yang mana satu
poros memutar pompa fluida dan satu poros lagi dihubungkan dengan load
cell.
b. Pompa fluida akan terus memompa fluida cair dari reservoir bersirkulasi
melalui keran dan selang-selang tekanan tinggi. Keran utama ditutup rapat,
mengakibatkan aliran fluida hanya melewati saluran keran by pass. Pada saat
dilakukan pembebanan (penutupan keran by pass) maka putaran pompa fluida
menjadi berat/terhambat. Putaran pada pompa dapat diketahui melalui alat
pembaca putaran (proximity) yang dipasang pada poros penggerak pompa.
Hal seperti tersebut mengakibatkan beban pada kedua poros tidak sama
sementara putaran dari roller terus terjadi, beban poros penggerak pompa ini
45
akan diteruskan puli yang menuju ke load cell (alat pembaca gaya secara
digital) melalui tali.
c. Data gaya (F) yang diperoleh dari load cell kemudian dikalikan dengan
jari-jari efektif roller (r) yang telah diketahui sehingga torsi (T) pengukuran
dapat diketahui. T = F x r
d. Setelah torsi pengukuran dapat diketahui maka data tersebut kita kalikan
dengan putaran mesin yang kita peroleh dari tachometer sehingga daya
pengukuran suatu motor dapat kita ketahui. Pengukuran ini dapat dilakukan
pada berbagai tingkatan putaran (rpm). 6075
2x
nTP π=
46
Gambar 2.16 Komponen Utama Differential Dynamometer
Keterangan gambar:
1. Differential unit
2. Puli pengukur torsi
3. Load cell
4. Roller
5. Keran pembeban
6. Tabung reservoir
7. Gear pump
1
3
2
45
6
7
9
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian adalah suatu proses mencari sesuatu secara sistematik dalam
waktu yang lama dengan mengguanakan metode ilmiah serta aturan-aturan yang
berlaku. Untuk menerapkan metode ilmiah dalam praktek penelitian maka
diperlukan suatu desain penelitian yang sesuai dengan kondisi, seimbang dengan
dalam dangkalnya penelitian yang akan dikerjakan.
Penelitian yang dilakukan ini dengan menggunakan metode
eksperimental, maka perlu sekali diketahui desain-desain yang sering digunakan
dalam penelitian tersebut, desain penelitian yang sering digunakan adalah desain
percobaan, desain percobaan tidak lain dari semua proses yang diperlukan dalam
merencanakan dan melaksanakan penelitian.
Desain percobaan sangat diperlukan dalam melakukan penelitian
eksperimental. Guna dari desain percobaaan adalah untuk memperoleh suatu
keterangan yang maksimum mengenai cara membuat percobaan dan bagaimana
proses perencanaan serta pelaksanaan percobaan akan dilakukan. Proses
perencanaan dan pelaksanaan percobaan perlu kita pikirkan dengan sungguh-
sungguh, peneliti harus lebih dahulu memikirkan langkah-langkah serta jenjang-
jenjang perencanaan dari percobaan yang akan dilakukan. (Nazir, 1999)
A. Desain Penelitian
48
Desain penelitian yang digunakan adalah eksperimental dengan
pendekatan one-shot model yaitu model pendekatan yang menggunakan satu kali
pengumpulan data pada “suatu saat” (Suharsimi, 1983:66). Khusus dalam
penelitian ini menggunakan bahan bakar premium dan asetilen pada sepeda motor
sebagai objek penelitian dengan menekankan pada subjek pengukuran torsi, daya
dan konsumsi bahan bakar.
B. Variabel Penelitian
1. Variabel bebas
Variabel bebas adalah kondisi yang mempengaruhi munculnya suatu
gejala. Dalam hal ini dapat dikatakan bahwa variabel bebas merupakan variabel
yang sengaja dipelajari pengaruhnya terhadap variabel terikat. Variabel bebas
pada penelitian ini adalah jenis bahan bakar yang berbeda yaitu premium dalam
bentuk cair dan asetilen dalam bentuk gas.
2. Variabel terikat
Variabel terikat adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki pula
sejumlah aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi menerima atau
menyesuaikan diri dengan kondisi lain, yang disebut variabel bebas. Dengan kata
lain ada atau tidaknya variabel terikat tergantung ada atau tidaknya variabel bebas.
Variabel terikat pada penelitian ini adalah prestasi mesin sepeda motor Honda
Grand dengan melihat pada besarnya torsi, daya dan konsumsi bahan bakar.
3. Variabel kontrol
49
Variabel kontrol adalah himpunan sejumlah gejala yang memiliki berbagai
aspek atau unsur didalamnya, yang berfungsi untuk mengendalikan agar variabel
terikat yang muncul bukan karena variabel lain, tetapi benar-benar karena variabel
bebas tertentu. Pengendalian variabel ini dimaksudkan agar tidak merubah atau
menghilangkan variabel bebas yang akan diungkap pengaruhnya. Dengan kata
lain kontrol yang dilakukan terhadap variabel ini, akan menghasilkan variabel
terikat murni. Variabel kontrol pada penelitian ini adalah kondisi standar sepeda
motor Honda Grand yang meliputi keadaan mesin tanpa beban, celah katup (in &
ex) = 0,05 mm; celah busi = 0,8 mm; diameter silinder = 50 mm; langkah piston =
49,5 mm; volume langkah = 97,1 cc; dan putaran mesin 3000 – 5500 rpm.
C. Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilakukan pada :
Hari : Rabu dan Kamis
Tanggal : 20 - 21 September 2006
Waktu : 08.00 - selesai
Tempat : Laboratorium Teknik Mesin, Fakultas Teknik UNNES.
D. Metode Pengumpulan Data.
Metode pengumpulan data yang digunakan yaitu metode eksperimen, yang
mana pengambilan data didasarkan pada hasil pengujian sepeda motor dengan
menggunakan bahan bakar premium dan asetilen pada differential dynamometer
50
berupa torsi, daya dan konsumsi bahan bakar pada berbagai tingkatan putaran
tertentu.
1. Bahan Penelitian
Bahan yang digunakan dalam penelitian adalah sebagai berikut :
a. Sepeda motor Honda Grand dengan spesifikasi :
Pabrik : Honda
Model : C 100M
Tipe mesin : 4 langkah, SOHC, pendingin udara
Jumlah silinder : 1 Silinder
Diameter x langkah : 50 x 49,5 mm
Volume langkah : 97,1 cc
Sistem pelumasan : Oli diedarkan dengan pompa
Jenis minyak pelumas : SAE 20W – 50
Sistem pendingin : Udara
Volume minyak pelumas : 0,80 liter
b. Bahan bakar premium dan asetilen
2. Peralatan Penelitian
Alat - alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
a. Alat pemisah aliran bahan bakar terdiri dari
1) Intake manifol dibuat bercabang berfungsi untuk aliran bahan bakar
premium dan asetilen
2) Stop kran pipa ukuran 1”terdapat dua buah yang masing-masing berfungsi:
a) Untuk aliran campuran bahan bakar premium dan udara
51
b) Untuk aliran campuran bahan bakar asetilen dan udara
3) Kran aliran gas asetilen untuk mengatur besar kecilnya gas yang
dimasukkan ke intake manifol
4) Corong berfungsi sebagai tempat untuk anemometer agar tidak terjadi
kebocoran aliran udara yang masuk
5) Busur derajat terdapat tiga buah yang masing-masing berfungsi :
a) Untuk mengetahui pembukaan kran asetilen
b) Untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran asetilen dan udara
c) Untuk mengetahui pembukaan kran aliran campuran bahan bakar
premium dan udara
6) Fiber paking dibuat ulir terdapat dua buah yang berfungsi untuk
menghindari kebocoran pada campuran bahan bakar dan udara yang
melewati intake manifol.
7) Dobble nepel ukuran ¾” terdapat empat buah yang berfungsi sebagai
penghubung antara stop kran dengan fiber paking dan untuk menyamakan
diameter dalamnya intake manifol.
8) Jarum penunjuk terdapat tiga buah yang berfungsi untuk menunjukkan
derajat pembukaan kran.
b. Perangkat asetilen
1) Tabung gas asetilen
2) Regulator
3) Slang asetilen
52
c. Alat penguji daya sepeda motor (differential dynamometer) dengan
spesifikasi komponen sebagai berikut :
1) Pompa roda gigi (gear pump), input ¾” output ½” untuk media pembeban
alat dengan cara melakukan penahanan aliran fluida.
2) Selang hidrolis diameter ½” , dirangkai secara pararel untuk tempat aliran
fluida.
3) Load cell sebagai pembaca gaya (torsi) yang diberikan saat pembebanan
pemampatan fluida diberikan.
4) Katup (2 buah steam valve) untuk mengatur besar tekanan dinamis pada
pompa.
5) Roller untuk memindahkan daya motor ke differential unit.
6) Differential unit untuk meneruskan putaran roller dan mengkonversikan
tekanan dinamis pada pompa menjadi tekanan statis pada pesawat hidrolik.
d. Kipas angin sebagai pendingin engine.
e. Filler gauge untuk mengukur celah katup dan celah busi.
f. Compression tester digunakan untuk mengukur tekanan kompresi mesin.
g. Tachometer untuk mengukur putaran mesin.
h. Thermometer untuk mengukur temperatur kerja engine.
i. Tool set digunakan sebagai alat bantu untuk bongkar pasang bagian-bagian
yang diperlukan.
j. Gelas ukur untuk mengukur volume bahan bakar yang dibutuhkan dalam
satuan cc.
k. Timbangan untuk mengukur berat bahan bakar asetilen dalam satuan kg.
53
l. Stopwath untuk mengetahui waktu yang dibutuhkan dalam satuan detik.
m. Alat pemadam kebakaran untuk mengantisipasi apabila terjadi kebakaran.
3. Langkah penelitian
a. Persiapan sebelum pengujian (Pra pengujian)
Persiapan pengujian ini dilakukan sebelum diadakan pengambilan data
tentang torsi dan daya sepeda motor dengan menggunakan differential
dynamometer yang meliputi :
1) Persiapan pada benda uji meliputi :
a) Penyetelan sepeda motor sesuai spesifikasi awal.
Celah katup (in & ex) : 0,05 mm ( standar 0,06 ± 0,02 mm).
Tekanan kompresi : 11,5 kg/cm2 (standar s/d 12 kg/cm2).
Celah busi : 0,8 mm (standar 0,80 - 0,90 mm).
Putaran stasioner : 1.500 rpm (standar 1.400 ± 100 rpm).
Suhu kerja engine : 700C (standar 600 – 700 C).
b) Pemeriksaan dan penggantian oli pelumas untuk memastikan
kemampuan pelumasan motor.
c) Melakukan pemeriksaan roda belakang guna memastikan kemampuan
traksi antara roda dengan roller alat uji agar traction loss dapat
diminimalisir.
2) Persiapan pada alat uji meliputi :
a) Melakukan pemeriksaan alat pemisah aliran bahan bakar.
b) Melakukan pemeriksaan tekanan, regulator, dan selang - selang pada
asetilen
54
c) Melakukan pemeriksaan minyak dan saluran-saluran fluida dan
komponen-komponen differential dynamometer.
d) Melakukan pemeriksaan minyak pelumas pada unit differential.
Data awal perhitungan differential dynamometer:
Jari-jari efektif pulley : 46 mm.
Diameter roller : 170,7 mm.
Gear ratio differential : 41/6
b. Langkah Pengujian
Langkah-langkah yang dilakukan dalam pengujian adalah sebagai berikut :
1) Menempatkan sepeda motor diatas differential dynamometer.
2) Melakukan penjepitan roda depan dan pengikatan poros roda belakang
pada kedudukannya dengan roller pada differential dynamometer
3) Melepas karburator beserta intake manifol.
4) Memasang alat pemisah aliran bahan bakar pada dudukan intake manifol.
5) Memasang karburator pada dudukan alat pemisah aliran bahan bakar.
6) Memasang selang dari regulator asetilen ke alat permisah aliran bahan
bakar dan kemudian membuka kran regulator.
7) Memasang tachometer pada sepeda motor.
8) Menutup kran aliran campuran asetilen dengan udara dan membuka kran
aliran campuran premium dengan udara.
9) Memasang load cell pada differential dynamometer.
10) Menghidupkan mesin sepeda motor sampai suhu kerja tercapai.
55
11) Melakukan pengambilan data pada posisi transmisi gigi percepatan 2
dengan menggunakan bahan bakar premium pada tingkat putaran 3000,
3500, 4000, 4500, 5000, 5500 rpm.
12) Mencatat hasil pengukuran setiap putaran mesin pada load cell, gelas ukur,
dan stopwatch.
13) Melakukan pengujian seperti item nomor 11 dan 12 tetapi dengan
menggunakan bahan bakar asetilen dengan cara menutup kran aliran bahan
bakar premium dengan udara, membuka sedikit kran aliran asetilen dengan
udara dan membuka kran aliran asetilen dari regulator secara bersamaan.
Untuk mengatur putaran mesin dilakukan dengan cara memutar kran
manometer tekanan kerja, kran aliran asetilen dan kran aliran udara dengan
asetilen secara perlahan – perlahan ( lembut ), diambil sampai pada
putaran tertinggi yang diinginkan.
Untuk pengambilan data pada konsumsi bahan bakar asetilen tidak seperti
pada bahan bakar premium yang menggunakan gelas ukur tetapi dengan
cara mencatat tiap putaran mesin pada pengambilan data (3000, 3500,
4000, 4500, 5000, 5500 rpm) tekanan gas asetilen, derajat kran aliran gas
asetilen dan derajat kran aliran udara dan asetilen. Setiap putaran mesin
alat pemisah aliran bahan bakar dilepas dari dudukan intake manifol dan
menempatkan di ruang terbuka atas yang tidak terdapat api. Mencatat
waktu setiap pengurangan 1 kg/cm2 pada manometer tekanan kerja tabung
asetilen. Dan mencatat selisih tekanan pada pengurangan berat 1kg gas
asetilen pada timbangan.
56
14) Melakukan pengolahan data sehingga didapat data torsi, daya dan
konsumsi bahan bakar kemudian mengaitkan data tersebut dalam bentuk
grafik sehingga mudah untuk dianalisa.
15) Membuat kesimpulan hasil penelitian.
57
Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian.
Analisa data dan pembahasan( Torsi, Daya dan Konsumsi
Bahan Bakar )
Kesimpulan
Pengumpulan data : 1. Angka pada load cell 2. Waktu konsumsi bahan bakar
Pengujian : 3000rpm, 3500 rpm, 4000 rpm, 4500 rpm, 5000 rpm dan 5500 rpm
Gigi Transmisi 2
Dengan menggunakan bahan bakar premium
Dengan menggunakan bahan bakar asetilen
Penyetelan sepeda motor pada kondisi standar
Pengesetan sepeda motor pada instalasi alat uji
Desain alat pemisah aliran bahan bakar
Pengesetan sepeda motor pada rangkaian alat pemisah aliran bahan bakar
Penyetelan kondisi pengujian
58
E. Teknik Analisis Data
Teknik analisis data hasil penelitian menggunakan analisis deskriptif untuk
mengetahui prestasi mesin sepeda motor Honda Grand dengan menggunakan
bahan bakar premium dan asetilen yang meliputi torsi, daya, konsumsi bahan
bakar secara ekonomi (mf ekonomi) dan konsumsi bahan bakar spesifik secara
ekonomi (sfc ekonomi) pada berbagai tingkat putaran.
Besarnya torsi, daya, konsumsi bahan bakar secara ekonomi (mf ekonomi)
dan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (sfc ekonomi) menggunakan
analisis perhitungan seperti berikut; pada load cell menunjukkan angka digital
yaitu gaya tekan fluida statis (F) dengan satuan kgf. Torsi didapatkan dari
perkalian antara gaya pada load cell (F) dengan jari-jari efektif pulley (r) dengan
rumus; T = F.r (Kgf-m), besarnya daya dapat diketahui dengan mengalikan torsi
(T) dan putaran (n) dengan rumus;6075
2x
nTP π= (HP). Konsumsi bahan bakar
secara ekonomi (mf ekonomi) pada bahan bakar premium dihitung berdasarkan
perkalian antara berat bahan bakar (kg) yang dikonsumsi dengan harga bahan
bakar tiap kg (Rp/kg). Kemudian dibagi dengan lamanya waktu konsumsi (t) yang
dihasilkan dengan rumus; t
abbmbbxhekonomimf arg= (Rp/h). Dan pada
konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (sfc ekonomi) dihitung
berdasarkan dari berat bahan bakar (kg) dikalikan dengan harga bahan bakar tiap
kg (Rp/kg) dibagi dengan besarnya daya (P) dan waktu yang dikonsumsi (t)
dihasilkan dengan rumus; )/......(..........arg hHPRpPxt
abbmbbxhekonomisfc −= .
59
Analisis data ini dimaksudkan untuk mengetahui perubahan prestasi mesin
motor Honda Grand 1995 pada bahan bakar premium dan asetilen.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Data hasil penelitian perbandingan uji prestasi mesin sepeda motor Honda
Grand 1995 yang menggunakan bahan bakar premium dengan bahan bakar
asetilen pada alat pemisah aliran bahan bakar dan differential dynamometer yang
diperoleh masih berupa data mentah yang harus diolah lebih lanjut agar
didapatkan parameter torsi dan daya. Data mentah yang diperoleh dari penelitian
ini masih berupa :
1. Putaran mesin pada alat tachometer dalam satuan revolution per minute (rpm).
2. Gaya pada load cell dalam satuan kgf.
3. Waktu konsumsi bahan bakar rerata dalam satuan detik.
4. Data lain yang berupa variabel kontrol.
Data hasil penelitian ini dicatat pada lembar observasi yang dilaksanakan
selama dua hari menghasilkan data penelitian yang menggunakan bahan bakar
premium dan bahan bakar asetilen yang berupa torsi, daya dan konsumsi bahan
bakar pada berbagai putaran mesin. Pengambilan data uji prestasi mesin ini
dilakukan pada gigi percepatan 2. Dan tekanan pada gas asetilen yaitu 0,075
kg/cm2 sampai 0,2 kg/cm2. Data hasil pengujian kedua bahan bakar dapat dilihat
pada tabel dibawah ini :
61
Tabel 4.1. Data hasil penelitian dengan menggunakan bahan bakar premium.
No Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )
Waktu konsumsi rerata (dt/10cc)
1 3000 8,95 101,30
2 3500 10,55 88,85
3 4000 12,55 77,90
4 4500 14,40 70,33
5 5000 15,53 65,24
6 5500 16,38 58,41
Tabel 4.2. Data hasil penelitian dengan menggunakan bahan bakar asetilen.
No Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell rerata
( kgf )
Waktu konsumsi rerata
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
2
1cm
kgdt
Tekanan konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
kgcmkg
12
1 3000 9,20 5478
2 3500 11,10 5153
3 4000 13,25 4821
4 4500 15,25 4467
5 5000 16,28 4046
6 5500 17,23 3636
5
62
B. Perhitungan
Perhitungan diambil dari salah satu data hasil pengujian sesuai dengan
tabel 4.1 yaitu
Bahan bakar : Premium
Putaran engine : 3000 rpm
Gaya pada load cell : 8,95 kgf
Waktu konsumsi rerata : 101,30 dt/10cc
Dan tabel 4.2 yaitu]
Bahan bakar : Asetilen
Putaran engine : 3000 rpm
Gaya pada load cell : 9,20 kgf
Waktu konsumsi rerata : 5478 dt/ 2
1cmkg x5 2cm
kg /kg : 27390 dt/kg
1. Perhitungan Torsi
Torsi T diperoleh dari hasil perkalian gaya F dengan panjang jari – jari r.
T = F . r
dimana :
T : Torsi ( kgf.m )
F : Gaya pada load cell ( kgf )
r : Jari – jari efektif pulley ( 0,046 m )
Untuk bahan bakar premium
T = 8,95 kgf x 0,046 m
= 0,4117 kgf.m
63
Untuk bahan bakar asetilen
T = 9,20 kgf x 0,046 m
= 0,4232 kgf.m
2. Perhitungan Daya
60752
xnTP π
=
dimana :
P : Daya motor ( HP )
T : Torsi motor ( kgf.m )
n : Putaran mesin ( rpm )
751 : Faktor konversi satuan kgf-m menjadi satuan HP
602π : Faktor konversi kecepatan putar (rpm) menjadi kecepatan translasi
(m/detik)
Untuk bahan bakar premium
607530004117,014,32
xxxxP =
4500428,7756
=P
HPP 7237,1=
Untuk bahan bakar asetilen
607530004232,014,32
xxxxP =
4500088,7973
=P
64
HPP 7718,1=
3. Perhitungan konsumsi bahan bakar secara ekonomi
)/......(..........arg hRpt
abbmbbxhekonomimf =
Dimana :
mf ekonomi : Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)
mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg)
- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap4 kg atau 21kg/cm2)
t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
Untuk bahan bakar premium
h
kgRpkgxx
ekonomimf
360030,101
723,0,450010723,0 2 −
=
−
hRpekonomimf02814,0
,45 −=
hRpekonomimf /210,1599=
Untuk bahan bakar asetilen
Perhitungan :
- h
kgRpkgx
nyataekonomimf
360027390
4,000.1501
)(
−
=
h
Rpnyataekonomimf608,7
,37500)( −=
65
hRpnyataekonomimf /806,4928)( =
- h
kgRpkgx
teoriekonomimf
36005478
4,000.1501903,0
)(
−
=
h
Rpteoriekonomimf5217,1
,7134)( −=
hRpteoriekonomim f /28,4688)( =
4. Perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi
)/......(..........arg hHPRpPxt
abbmbbxhekonomisfc −=
Keterangan :
Sfc ekonomi : Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)
mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau 0,723kg)
- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau 21kg/cm2)
P : Daya out put (HP)
t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
Untuk bahan bakar premium
hHPx
kgRpkgxx
ekonomisfc
360030,1017237,1
723,0,450010723,0 2 −
=
−
hHPRpekonomisfc
.0485,0,45 −
=
66
hHPRpekonomisfc .777,927=
Untuk bahan bakar asetilen
- hHPx
kgRpkgx
nyataekonomisfc
3600273907718,1
4,1500001
)(
−
=
hHPRpnyataekonomisfc
.4804,13,37500)( −
=
hHPRpnyataekonomisfc ./807,2781)( =
- hHPx
kgRpkgx
teoriekonomisfc
360054787718,1
4,1500001903,0
)(
−
=
hHPRpteoriekonomisfc
.6961,2,7134)( −
=
hHPRpteoriekonomisfc ./055,2648)( =
67
Tabel 4.3 Perhitungan data hasil penelitian dengan bahan bakar premium
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (Rp/h)
Sfc ekonomi (Rp/HP-h)
1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777
2 3500 0,4853 2,3704 1823,298 769,194
3 4000 0,5773 3,2226 2079,589 645,314
4 4500 0,6624 4,1599 2303,427 553,722
5 5000 0,7144 4,9849 2483,139 498,132
6 5500 0,7535 5,7835 2773,498 479,554
Tabel 4.4 Perhitungan data hasil penelitian dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)
Mf ekonomi (teori) (Rp/h)
Sfc ekonomi (nyata)
(Rp/HP-h)
Sfc ekonomi (teori)
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055
2 3500 0,5106 2,4940 5239,666 4983,971 2100,909 1998,385
3 4000 0,6095 3,4024 5600,498 5327,194 1646,043 1565,717
4 4500 0,7015 4,4054 6044,325 5749,362 1372,026 1305,072
5 5000 0,7489 5,2257 6673,258 6347,602 1277,007 1214,689
6 5500 0,7926 6,0836 7425,743 7063,366 1220,616 1161,050
68
Grafik 4.1. Hubungan putaran mesin (n) terhadap torsi (T)
Hub
unga
n Pu
tara
n M
esin
Ter
hada
p To
rsi
0
0,2
0,4
0,6
0,81
Puta
ran
Mes
in (
rpm
)
Torsi ( kgf.m )
Pre
miu
m
Ase
tilen
Pre
miu
m0,
4117
0,48
530,
5773
0,66
240,
7144
0,75
35
Ase
tilen
0,42
320,
5106
0,60
950,
7015
0,74
890,
7926
3000
3500
4000
4500
5000
5500
69
Grafik 4.2. Hubungan putaran mesin (n) terhadap daya (P)
Hub
unga
n Pu
tara
n M
esin
Ter
hada
p D
aya
01234567
Puta
ran
Mes
in (
rpm
)
Daya ( HP )
Pre
miu
mA
setil
en
Pre
miu
m1,
7237
2,37
043,
2226
4,15
994,
9849
5,78
35
Ase
tilen
1,77
182,
494
3,40
244,
4054
5,22
576,
0836
3000
3500
4000
4500
5000
5500
70
Grafik 4.3. Hubungan putaran mesin (n) terhadap konsumsi bahan bakar
secara ekonomi (mf ekonomi)
Hub
unga
n Pu
tara
n M
esin
Ter
hada
p K
onsu
msi
Bah
an B
akar
Sec
ara
Ekon
omi
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
Puta
ran
Mes
in (
rpm
)
Konsumsi Bahan Bakar Ekonomi ( Rp/h )
Pre
miu
mA
setil
en (N
yata
)A
setil
en (T
eori)
Pre
miu
m15
99,2
118
23,2
9820
79,5
8923
03,4
2724
83,1
3927
73,4
98
Ase
tilen
(Nya
ta)
4928
,806
5239
,666
5600
,498
6044
,325
6673
,258
7425
,743
Ase
tilen
(Teo
ri)46
88,2
849
83,9
7153
27,1
9457
49,3
6263
47,6
0270
63,3
66
3000
3500
4000
4500
5000
5500
71
Grafik 4.4. Hubungan putaran mesin (n) terhadap konsumsi bahan bakar
spesifik secara ekonomi (sfc ekonomi)
Hub
unga
n Pu
tara
n M
esin
Ter
hada
p K
onsu
msi
Bah
an B
akar
Spe
sifik
Sec
ara
Ekon
omi
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
Puta
ran
Mes
in (
rpm
)
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Ekonomi
( Rp/HP.h )
Pre
miu
mA
setil
en (N
yata
)A
setil
en (T
eori)
Pre
miu
m92
7,77
776
9,19
464
5,31
455
3,72
249
8,13
247
9,55
4
Ase
tilen
(Nya
ta)
2781
,807
2100
,909
1646
,043
1372
,026
1277
,007
1220
,616
Ase
tilen
(Teo
ri)26
46,0
5519
98,3
8515
65,7
1713
05,0
7212
14,6
8911
61,0
5
3000
3500
4000
4500
5000
5500
72
C. Pembahasan
1. Analisa Torsi
Putaran mesin terhadap torsi seperti terdapat dalam kolom torsi pada tabel
4.3 dan 4.4 dapat dilihat besarnya torsi pada pengujian dengan menggunakan
bahan bakar premium dan asetilen. Hal ini akan lebih jelas jika meruntut pada
grafik 4.1 yang melukiskan kondisi torsi yang terukur pada penggunaan dengan
bahan bakar premium dan asetilen. Torsi pada grafik 4.1 dapat dilakukan analisis
bahwa penggunaan bahan bakar premium torsi akan cenderung meningkat sejalan
dengan kenaikan putaran mesin dimana diperoleh torsi tertinggi yaitu sebesar
0,7535 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm. Dan pada asetilen sebesar 0,7926
kgf.m pada putaran 5500 rpm.
Analisa torsi pada engine tentunya tidak lepas dari konsep torsi itu sendiri
yang besarnya akan sangat dipengaruhi oleh faktor gaya tekan hasil pembakaran
(F) dan jari-jari poros engkol pada engine. Jari-jari pada engine merupakan faktor
tetap sehingga yang paling berpengaruh adalah besarnya gaya tekan pembakaran
(F). Gaya tekan hasil pembakaran ini akan maksimal manakala pemasukan
campuran udara dan bahan bakar besar, tekanan kompresi optimal dan saat
pengapian tepat dengan api yang besar. Pada penggunaan bahan bakar premium
pemasukan campuran bahan bakar premium dan udara belum optimal dalam arti
gaya tekan hasil pembakarannya kurang maksimal bila dibandingkan dengan
penggunaan bahan bakar asetilen. Hal ini dapat disimpulkan bahwa torsi hasil
pengukuran bahan bakar asetilen lebih besar dari pada premium.
2. Analisa Daya
73
Putaran mesin terhadap daya seperti terdapat dalam kolom daya pada tabel
4.3 dan 4.4 dapat dilihat besarnya daya pada pengujian dengan menggunakan
bahan bakar premium dan asetilen. Hal ini akan lebih jelas jika meruntut pada
grafik 4.2 yang melukiskan kondisi daya yang terukur pada penggunaan dengan
bahan bakar premium dan asetilen.
Daya pada grafik 4.2 dapat dilakukan analisis bahwa penggunaan bahan
bakar premium daya akan cenderung meningkat sejalan dengan kenaikan putaran
mesin dimana diperoleh daya tertinggi yaitu sebesar 5,7835 HP pada putaran
mesin 5500 rpm. Daya pada penggunaan bahan bakar asetilen juga memiliki
karakteristik yang hampir sama seperti pada penggunaan bahan bakar premium
dimana ada kecenderungan peningkatan daya sejalan dengan peningkatan putaran
mesin. Daya tertinggi pada bahan bakar asetilen sebesar 6,0836 HP pada putaran
5500 rpm. Pada rumus daya yaitu 6075
2x
nTP π= … (HP) dapat diambil
kesimpulan jika torsi yang dibangkitkan (T) besar dan putaran mesin (n) juga
besar maka daya yang dihasilkan (P) akan maksimal. Daya pada grafik 4.2 dapat
disimpulkan bahwa pada penggunaan bahan bakar asetilen lebih besar bila
dibandingkan dengan penggunaan bahan bakar premium.
3. Konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi
Putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi
(sfc ekonomi) seperti terdapat dalam kolom sfc ekonomi pada tabel 4.3 dan 4.4
dapat kita lihat besarnya sfc ekonomi pada pengujian dengan menggunakan bahan
bakar premium dan asetilen. Hal ini akan lebih jelas jika meruntut pada grafik
4.4 yang melukiskan kondisi sfc ekonomi yang terukur pada penggunaan bahan
74
bakar premium, asetilen (nyata) dan asetilen (teori). Sfc ekonomi pada grafik 4.4
dapat dilakukan analisa bahwa pada penggunaan bahan bakar premium dan
asetilen, sfc ekonomi akan cenderung menurun sejalan dengan kenaikan putaran
engine. Sfc ekonomi pada penggunaan dengan bahan bakar premium lebih irit
bila dibandingkan asetilen. Hal ini karena pada bahan bakar asetilen dalam bentuk
gas yang dimasukkan di dalam tabung khusus dengan tekanan yang besar
mengunakan peralatan khusus dengan proses yang lama, sehingga harga dari
asetilen sendiri cukup mahal sedangkan pada bahan bakar premium dalam bentuk
cair digunakan memasyarakat hampir setiap rumah tangga menggunakan bahan
bakar premium untuk kebutuhan tambahan sehingga harga dari bahan bakar
premium cukup murah bila dibandingkan dengan bahan bakar asetilen. Dan juga
sfc ekonomi pada grafik 4.4 dapat dilakukan analisa bahwa pada perhitungan
penggunaan bahan bakar asetilen secara nyata dan teori, sfc ekonomi pada
perhitungan penggunaan dengan bahan bakar asetilen secara teori berbeda dengan
secara kenyataan. Karena pada perhitungan bahan bakar secara teori tidak
memperhitungkan dalam faktor-faktor lain. Analisis pada grafik 4.4 tentang sfc
ekonomi dapat dilihat bahwa pada putaran engine mulai 3000 rpm karakteristik
sfc ekonomi mulai mengalami penurunan artinya kondisi konsumsi bahan bakar
mendekati level irit karena angka konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi
(sfc ekonomi) yang semakin kecil menandakan konsumsi bahan bakar semakin
irit. Hal ini karena besarnya bahan bakar yang dikonsumsi mampu menghasilkan
daya yang sebanding dengan waktu konsumsi yang sesuai. Dasar perhitungan
konsumsi bahan bakar ini merujuk pada rumus
75
)/......(..........arg hHPRpPxt
abbmbbxhekonomisfc −= . Berat bahan bakar yang
dikonsumsi dikalikan dengan harga bahan bakar dibandingkan dengan daya yang
dihasilkan dan waktu konsumsi akan menghasilkan sfc ekonomi. Hal ini berarti
yang sangat berpengaruh terhadap faktor sfc ekonomi adalah waktu konsumsi dan
daya yang dihasilkan. Seperti telah dibahas di depan bahwa waktu konsumsi dan
daya juga dipengaruhi oleh faktor torsi dan putaran engine. Sfc ekonomi pada
grafik 4.4 dapat disimpulan bahwa pada penggunaan bahan bakar asetilen lebih
boros bila dibandingkan dengan premium.
BAB V
SIMPULAN DAN SARAN
A. SIMPULAN
1. Prestasi torsi maksimal dengan menggunakan bahan bakar premium adalah
0,7535 kgf.m pada putaran mesin 5500 rpm.
Prestasi torsi maksimal dengan menggunakan bahan bakar asetilen adalah
0,7926 kgf.m pada putaran mesin5500 rpm
Prestasi torsi maksimal bahan bakar asetilen meningkat sebesar 5,90 % dari
premium pada putaran mesin 4500 rpm.
2. Prestasi daya maksimal dengan menggunakan bahan bakar premium adalah
5,7835 HP pada putaran mesin 5500 rpm.
Prestasi daya maksimal dengan menggunakan bahan bakar asetilen adalah
6,0836 HP pada putaran mesin 5500 rpm.
Prestasi daya maksimal bahan bakar asetilen meningkat sebesar 5,90 % dari
premium pada putaran mesin 4500 rpm.
3. Pada konsumsi bahan bakar secara ekonomi penggunaan bahan bakar
premium lebih murah bila dibandingkan dengan menggunakan bahan bakar
asetilen saat ini (harga Rp 4500/lt untuk bahan bakar premium, Rp
150.000/4kg untuk bahan bakar asetilen pada tanggal 1 januari 2007). Terjadi
kenaikan konsumsi bahan bakar secara ekonomi (nyata) minimum sebesar
162,4 % pada putaran mesin 4500 rpm. Terjadi kenaikan konsumsi bahan
bakar secara ekonomi (teori) minimum sebesar 149,6 % pada putaran mesin
77
4500 rpm. Terjadi perbedaan pada perhitungan konsumsi bahan bakar asetilen
secara kenyataan dan teori yaitu naik sebesar 5,1 % dari perhitungan secara
teori.
4. Pada konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (nyata) terjadi kenaikan
minimum sebesar 147,8 % pada putaran mesin 4500 rpm. Secara teori terjadi
kenaikan minimum sebesar 135,7 % pada putaran mesin 4500 rpm.
B. SARAN
1. Penelitian ini mengambil data pada putaran mesin antara 3000 – 5500 rpm
dengan demikian untuk penelitian selanjutnya diharapkan pengambilan data
dilakukan lebih banyak dan dengan range yang lebih kecil antara 1000 – 9000
rpm.
2. Untuk melakukan penelitian lebih lanjut pada gas asetilen sebaiknya
digunakan flow meter untuk mengetahui nilai ekonomi dan sfc yang lebih
akurat.
78
DAFTAR PUSTAKA
1. Ahadiat, Nur, “Bensin dan Minyak Solar Dari Gas Bumi“, Lembaran Publikasi LEMIGAS Vol. 34.NO.2/2000.
2. Alip, Mochammad, “Teori Dan Praktek Las”, Depdikbud, Jakarta, 1989.
3. Anonim, “Spesifikasi Bahan Bakar Minyak dan Gas”, Direktorat Pembekalan Pemasaran Dalam Negeri, Jakarta, 1998.
4. Arends, BPM & Berenschot, “Motor Bensin”, Penerbit Erlangga, Jakarta,
1987. 5. Heywood, John B, “Internal Combustion Engine Fundamental”, Mc Graw
Hill Book Company, Singapore, 1988. 6. Holman, J.P, Jasjfi, E, “Perpindahan Kalor” edisi ke enam, Penerbit
Erlangga, 1995. 7. Khovakh, M, “Motor Vehicle Engines”, MIR Publisher Moscow, 1979 8. Kirk, R. E. And Othmer, D. F, “Encyclopedia of Chemical Technology”,
second edition, Mc. Graw Hill, New York, 1963. 9. Obert, Edward F, “Internal Combustion Engines Analysis & Practice”,
Internal Text Book Company, Pennsylvania, Great Britain, 1950. 10. Rudenko, N, “Mesin Pemindah Bahan“, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1992. 11. http://www.Antikythera.com/journals/The Antikythera Mechanism II.
(27 Desember 2006) 12. http://www.Wps.Prenhall.com/wps/media/objects.
(28 Desember 2006) 13. ---------------------------. 1990. Dasar-Dasar Automobil. Jakarta: PT. Toyota-
Astra Motor Service Division.
82
Lampiran 3
DATA PENELITIAN HONDA GRAND 1995 MENGGUNAKAN DIFFERENTIAL CHASSIS DYNAMOMETER PADA
GIGI PERCEPATAN 2
DATA PENELITIAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR PREMIUM
No
Putaran
Engine
(rpm )
Gaya pada Load Cell
( kgf )
Gaya pada Load Cell
rerata ( kgf )
Waktu
Konsumsi
(dt/10cc)
Waktu
Konsumsi
Rerata
(dt/10cc)
9,00 100,71 8,95 101,33 1 3000 8,90
8,95 101,86
101,30
11,05 84,69 10,50 88,94 2 3500 10,10
10,55 92,92
88,85
13,15 74,77 12,40 78,08 3 4000 12,10
12,55 80,85
77,90
15,15 67,44 14,20 70,37 4 4500 13,85
14,40 73,18
70,33
16,10 63,20 15,34 65,37 5 5000 15,15
15,53 67,15
65,24
16,95 55,75 16,45 58,52 6 5500 15,74
16,38 60,96
58,41
83
DATA PENELITIAN MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR ASETILEN
No
Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell
( kgf )
Gaya pada Load Cell
rerata ( kgf )
Waktu Konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
2
1cm
kgdt
Tekanan konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
kgcmkg
12
9,40 9,15 1 3000 9,05
9,20 5478
11,45 11,00 2 3500 10,85
11,10 5153
13,45 13,20 3 4000 13,10
13,25 4821
15,70 15,15 4 4500 14,90
15,25 4467
16,61 16,20 5 5000 16,03
16,28 4046
17,66 17,15 6 5500 16,88
17,23 3636
5
84
Lampiran 4
PERHITUNGAN DATA HASIL PENELITIAN
a. Torsi
Torsi motor (T) diperoleh dengan rumus :
T = F x r..................(kgf.m)
Keterangan ;
T : Torsi motor (kgf.m).
F : Gaya pada load cell (kgf)
r : Jari-jari efektif pulley (m)
Besarnya nilai jari-jari efektif pulley (r) = 46 mm (0, 046 m) sebagai
konstanta.
Contoh perhitungan :
Data pengujian dengan bahan bakar premium
No Putaran Mesin (rpm )
Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )
Waktu Konsumsi rerata (dt/10cc)
1 3000 8,95 101,30
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (Rp/h)
Sfc ekonomi
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777
T = F x r
T = 8,95 kgf x 0,046 m
= 0,4117 kgf.
85
Data pengujian dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell
rerata ( kgf )
Waktu konsumsi rerata
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
2
1cm
kgdt
Tekanan konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
kgcmkg
12
1 3000 9,20 5478 5
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)
Mf ekonomi (teori) (Rp/h)
Sfc ekonomi (nyata)
(Rp/HP-h)
Sfc ekonomi (teori)
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055
T = F x r
T = 9,20 kgf x 0,046 m
= 0,4232 kgf.m
b. Daya
Daya motor (P) diperoleh dengan rumus :
60752
xnTP π
=
Keterangan :
P : Daya motor ( HP )
T : Torsi motor ( kgf.m )
n : Putaran mesin ( rpm )
751 : Faktor konversi satuan kgf-m menjadi satuan HP
602π : Faktor konversi kecepatan putar (rpm) menjadi kecepatan translasi
(m/detik)
86
Contoh perhitungan :
Data pengujian dengan bahan bakar premium
No Putaran Mesin (rpm )
Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )
Waktu Konsumsi rerata (dt/10cc)
1 3000 8,95 101,30
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (Rp/h)
Sfc ekonomi
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777
607530004117,014,32
xxxxP =
4500428,7756
=P
HPP 7237,1=
Data pengujian dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell
rerata ( kgf )
Waktu konsumsi rerata
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
2
1cm
kgdt
Tekanan konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
kgcmkg
12
1 3000 9,20 5478 5
87
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)
Mf ekonomi (teori) (Rp/h)
Sfc ekonomi (nyata)
(Rp/HP-h)
Sfc ekonomi (teori)
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055
607530004232,014,32
xxxxP =
4500088,7973
=P
HPP 7718,1=
c. Konsumsi Bahan Bakar Secara Ekonomi (mf)
Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (mf ekonomi) dihitung dengan rumus :
)/......(..........arg hRpt
abbmbbxhekonomimf =
Keterangan :
mf ekonomi : Konsumsi bahan bakar secara ekonomi (Rp/h)
mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap 1000cc atau0,723kg)
- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau21kg/cm2)
t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
88
Contoh perhitungan :
Data pengujian dengan bahan bakar premium
No Putaran Mesin (rpm )
Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )
Waktu Konsumsi rerata(dt/10cc)
1 3000 8,95 101,30
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (Rp/h)
Sfc ekonomi
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777
h
kgRpkgxx
ekonomimf
360030,101
723,0,450010723,0 2 −
=
−
hRpekonomimf02814,0
,45 −=
hRpekonomimf /210,1599=
hRpekonomimf /210,1599=
Data pengujian dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell
rerata ( kgf )
Waktu konsumsi rerata
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
2
1cm
kgdt
Tekanan konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
kgcmkg
12
1 3000 9,20 5478 5
89
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)
Mf ekonomi (teori) (Rp/h)
Sfc ekonomi (nyata)
(Rp/HP-h)
Sfc ekonomi (teori)
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055
- h
kgRpkgx
nyataekonomimf
360027390
4,000.1501
)(
−
=
h
Rpnyataekonomimf608,7
,37500)( −=
hRpnyataekonomimf /806,4928)( =
- h
kgRpkgx
teoriekonomimf
36005478
4,000.1501903,0
)(
−
=
h
Rpteoriekonomimf5217,1
839,7134)( =
hRpteoriekonomimf /280,4688)( =
d. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Secara Ekonomi (sfc)
Konsumsi bahan bakar spesifik secara ekonomi (sfc) dihitung dengan rumus :
)/......(..........arg hHPRpPxt
abbmbbxhekonomisfc −=
Keterangan :
Sfc ekonomi : Specific fuel consumtion secara ekonomi (Rp/HP-h)
mbb : Berat bahan bakar yang dikonsumsi (kg)
90
Harga bb : - Harga bb premium (Rp 4500,- tiap1000cc atau 0,723kg)
- Harga bb asetilen (Rp 150.000,- tiap 4kg atau21kg/cm2)
P : Daya out put (HP)
t : Waktu yang dibutuhkan untuk menghabiskan bahan bakar (h)
Contoh perhitungan :
Data pengujian dengan bahan bakar premium
No Putaran Mesin (rpm )
Gaya pada Load Cell rerata ( kgf )
Waktu Konsumsi rerata(dt/10cc)
1 3000 8,95 101,30
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar premium
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (Rp/h)
Sfc ekonomi
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4117 1,7237 1599,210 927,777
hHPx
kgRpkgxx
ekonomisfc
360030,1017237,1
723,0,450010723,0 2 −
=
−
hHPRpekonomisfc
.0485,0,45 −
=
hHPRpekonomisfc .777,927=
91
Data pengujian dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Gaya pada Load Cell
rerata ( kgf )
Waktu konsumsi rerata
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
2
1cm
kgdt
Tekanan konsumsi
⎟⎟⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜⎜⎜
⎝
⎛
kgcmkg
12
1 3000 9,20 5478 5
Data hasil perhitungan dengan bahan bakar asetilen
No Putaran Engine (rpm )
Torsi ( kgf.m )
Daya ( HP )
Mf ekonomi (nyata) (Rp/h)
Mf ekonomi (teori) (Rp/h)
Sfc ekonomi (nyata)
(Rp/HP-h)
Sfc ekonomi (teori)
(Rp/HP-h)
1 3000 0,4232 1,7718 4928,806 4688,280 2781,807 2646,055
- hHPx
kgRpkgx
nyataekonomisfc
3600273907718,1
4,1500001
)(
−
=
hHPRpnyataekonomisfc
.4804,13,37500)( −
=
hHPRpnyataekonomisfc ./807,2781)( =
- hHPx
kgRpkgx
teoriekonomisfc
360054787718,1
4,1500001903,0
)(
−
=
hHPRpteoriekonomisfc
.6961,2,7134)( −
=
hHPRpteoriekonomisfc ./055,2648)( =
92
• Hasil perhitungan berat bahan bakar premium yang dikonsumsi adalah
Vm
=ρ
xVm ρ=
Keterangan :
m = Berat premium (kg)
ρ = Massa jenis premium ⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ = −
33
3 10723,0723,0 cmkgxcm
g
V = Volume premium (cm3)
33
3 100010723,0 cmxcmkgxm −=
kgm 723,0=
• Hasil perhitungan volume bahan bakar asetilen (Vbb) secara teori yang
dikonsumsi adalah
Vm
=ρ
ρmV =
Keterangan :
ρ = Massa jenis asetilen ⎟⎠⎞⎜
⎝⎛
3906,0 mkg
m = Berat asetilen (kg)
V = Volume asetilen (cm3)
3906,0
4
mkg
kgV =
363 10415,4415,4 cmxmV ==
RxTPxV = untuk gas ideal dengan jumlah mol gas n = 1
Keterangan :
P= Tekanan asetilen (kg)
93
V= Volume asetilen (cm3)
R= Konstanta Boltzman = 1,38x10-23 J/oK
T= Temperatur (oK)
TRxPVxVPx Δ=Δ+Δ (cara differensial parsial) ∆T=0
0110415,421 236
2 RxcmkgxcmxVxcm
kg =⎟⎠⎞⎜
⎝⎛+⎟
⎠⎞⎜
⎝⎛ Δ
2
6
21
.10415,4
cmkg
cmkgxV −=Δ
361021,0 cmxV −=Δ
Jadi perubahan volume gas asetilen tiap 1 kg/cm2 adalah 0,21x106cm3,dimana
tanda (-) menyatakan gas menerima usaha dari luar (dari sekelilingnya).
Sehingga didapat berat bahan bakar (mbb) yang dikonsumsi secara teori yaitu :
Vm
=ρ
xVm ρ=
363
6 1021,010906,0 cmxxcmkgxm −=
kgm 1903,0=
Jadi berat gas asetilen dalam 1kg/cm2 adalah 0,1903 kg.
94
Lampiran 5
DOKUMENTASI PENELITIAN
Penempatan alat uji honda grand pada differential dinamometer
Tachometer
95
Pengambilan data dengan menggunakan Load cell
Pengambilan data dengan bahan bakar asetilen
96
Posisi alat pemisah bahan bakar
Pengaturan putaran mesin dengan bahan bakar asetilen
top related