MODIFIKASI VOLUME SILINDER MOTOR BENSIN

DUA-LANGKAH DARI 110CC MENJADI 121CC

Tugas Akhir

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

Jurusan Teknik Mesin

Oleh :

Henry Eka Saputra NIM : 045214021

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

FALKUTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

i

MODIFICATION ON CYLINDER VOLUME OF TWO-

STROKE GASOLINE ENGINE FROM 110CC TO

121CC

Final Project

Presented as a meaning for gaining engineering holder

in Mechanical Engineering study programme

by :

Henry Eka Saputra NIM : 045214021

2008

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTEMENT

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

ii

iii

iv

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas Tugas Akhir ini tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu

perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya tidak terdapat karya atau

pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang

secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

Yogyakarta, 19 Agustus 2008

Penulis

( Henry Eka Saputra )

v

LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma

Yogyakarta:

Nama : Henry Eka Saputra

NIM : 045214021

Demi pengembangan ilmu pengetahuan, Saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul:

MODIFIKASI VOLUME SILINDER MOTOR BENSIN DUA-LANGKAH DARI 110CC MENJADI 121CC

Beserta perangkat yang diperlukan ( bila ada ). Dengan demikian, saya memberikan kepada Perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di Internet atau media lain untuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalty kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis. Demikian pernyataan ini yang saya buat dengan sebenarnya.

Dibuat di Yogyakarta

Pada tanggal : 19 Agustus 2008

Yang menyatakan

( Henry Eka Saputra )

vi

ABSTRAK

Modifikasi volume silinder pada motor bakar umumnya dilakukan untuk mendapatkan tenaga mesin yang lebih besar dibandingkan dengan keadaan standar. Modifikasi dapat dilakukan dalam dua cara yaitu, pertama dengan cara memperbesar diameter silinder ( bore-up ) dari 52mm menjadi 54,5mm dengan panjang langkah standar 52mm. Cara ke-dua adalah dengan memperpanjang langkah silinder ( stroke-up ). Cara bore-up dilakukan dengan memperbesar diameter silinder, dari 52mm menjadi 57,23mm dengan diameter silinder standar yaitu 52mm. Pengukuran daya dan torsi akan diukur dengan bantuan alat dyno-test, sedangkan konsumsi bahan bakar dilakukan dengan uji jalan. Tujuan yang ingin dicapai oleh peneliti, yaitu untuk mengukur dan membandingkan hasil yang diperoleh dari adanya modifikasi silinder. Perbandingan yang dilakukan adalah pada daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar.

Proses pengujian dilakukan dengan menggunakan dua kendaraan dengan tipe mesin yang sama dan sejenis. Motor pertama diuji dengan kondisi standar, sedangkan motor kedua diuji dengan dua keadaan (bore-up dan stroke-up ) secara bergantian baik pada dynotest maupun pada uji konsumsi bahan bakar. Kedua modifikasi silinder di atas mempengaruhi jumlah volume campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Perbandingan antara volume silinder dengan volume campuran bahan bakar dan udara adalah sebanding, semakin besar volume silinder semakin banyak juga jumlah volume campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Jumlah volume campuran bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar juga mempengaruhi besar ledakan yang dihasilkan pada waktu pembakaran. Hasil ledakan tersebut merupakan tenaga yang akan diteruskan menjadi gerak.

Hasil yang diperoleh adalah peningkatan daya pada keadaan bore-up sebesar 33,88% dari keadaan standar. Sedangkan keadaan stroke-up juga mengalami peningkatan sebesar 41,15%. Torsi pada keadaan bore-up meningkat sebesar 15,17%, sedangkan pada keadaan stroke-up meningkat sebesar 15,41%. Pada konsumsi bahan bakar yang diuji jalan konstan pada kecepatan 50Km/jam keadaan bore-up meningkat sebesar 24,92%, sedangkan pada keadaan stroke-up meningkat sebesar 37,85%.

vii

KATA PENGANTAR

Puji syukur Penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan

anugrah-Nya, sehingga Tugas Akhir ini dapat penulis selesaikan tepat pada

waktunya. Tugas Akhir ini adalah sebagian persyaratan untuk mencapai derajat

sarjana S-1 program studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,

Universitas Sanata Dharma.

Judul Tugas Akhir yang penulis ambil adalah Modifikasi Volume Silinder

Motor Bensin Dua-Langkah Dari 110cc Menjadi 121cc. Adapun tujuan penulis

memilih judul ini, adalah untuk mengetahui secara pasti perbandingan unjuk kerja

mesin setelah dan sebelum adanya modifikasi.

Penulisan Tugas Akhir ini dapat terselesaikan berkat dukungan dari berbagai

pihak. Untuk itu dengan segenap kerendahan hati dan ketulusan, penulis

mengucapkan terimakasih kepada :

1. Ir. Greg. Heliarko, S.J.,S.S.,B.S.T.,M.A.,M.S.C., selaku Dekan Fakultas Sains

dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.

2. Budi Sugiharto, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi dan Ketua Jurusan

Teknik Mesin.

3. Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing pertama Tugas

Akhir.

4. Ir. FX. Agus Unggul Santoso., selaku dosen pembimbing Akademik dan dosen

pembimbing kedua Tugas Akhir.

5. Kedua orang tua serta adik tercinta yang telah banyak memberi dukungan dan

bantuan moril maupun materiil.

6. Vina serta keluarga yang selalu memberi bantuan semangat dan dorongan

dalam menyusun Tugas Akhir ini.

7. Seluruh staf pengajar Program Studi Teknik Mesin Fakultas Sains dan

Teknologi Universitas Sanata Dharma yang telah mendidik dan memberikan

ilmu pengetahuan kepada kami, sehingga sangat berguna dalam penyelesaian

Tugas Akhir ini.

viii

8. Rekan-rekan mahasiswa yang telah memberikan masukan-masukan dan

dorongan dalam penyelesaian dan menyempurnakan Tugas Akhir ini.

9. Serta semua pihak yang tidak mungkin penulis sebutkan satu per satu yang

telah ikut membantu dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan-kekurangan yang

perlu diperbaiki dalam penulisan Tugas Akhir ini, untuk itu penulis

mengharapkan masukan dan kritik, serta saran dari berbagai pihak untuk

menyempurnakannya. Semoga penelitian dan Tugas Akhir ini dapat bermanfaat,

baik bagi penulis maupun pembaca.

Terima kasih.

Yogyakarta, 8 Juli 2008

Penulis

ix

DAFTAR ISI

Halaman Judul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .i

Halaman Judul (Bahasa Inggris). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .ii

Lembar Pengesahan . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iii

Daftar Panitia Penguji. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . iv

Pernyataan Keaslian Karya . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ...v

Lembar Pernyataan Persetujuan Publikasi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..vi

Abstrak . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..vii

Kata Pengantar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .viii

Daftar Isi. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .x

Daftar Gambar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .xiii

Daftar Tabel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ..xv

Bab I Pendahuluan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1

1.1 Latar belakang masalah . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . 1

1.2 Rumusan masalah . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3 Tujuan penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.4 Manfaat penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Bab II Dasar Teori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1 Tinjauan pustaka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4

2.2 Tinjauan teori secara umum . . .. . . . . . . . . . … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 Komponen mesin dua langkah . . . . . . . . . . . . … . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .7

2.4 Langkah mesin dua langkah ditinjau dari mekanisme . … . . . . . . . . . . . . . . . . . . .8

2.5 Tinjauan mesin dua langkah dari siklus . . . . . . . . . . . . . . …. . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.5.1 Panas yang dibutuhkan pada saat volume konstan (1-2). . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

x

2.5.2 Ekspansi isentropik (2-3). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.5.3 Tekanan konstan pada saat pelepasan panas (3-1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

2.6 Rumus perhitungan rasio kompresi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

Bab III Metode Penelitian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.1 Spesifikasi mesin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.1.1 Spesifikasi motor pertama ( keadaan standar ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.1.2 Spesifikasi motor ke-dua ( keadaan modifikasi ) . . . … . . . . . . . . . . . . . . . . . .22

3.2 Diagram perbandingan volume . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3 Komponen-komponen pendukung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.3.1 Volume kepala silinder. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.3.2 Peningkat langkah ( stroker-kit ) . . . . . . . . . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.4 Pengujian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

3.4.1 Pengujian dynosester . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .28

3.4.2 Pengujian bahan bakar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . 29

Bab IV Pembahasan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .30

4.1 Perhitungan volume silinder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . 30

4.1.1 Keadan mesin standar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . .30

4.1.2 Keadaan mesin bore-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.1.3 Keadaan mesin stroke-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .31

4.2 Perhitungan perbandingan kompresi . ... . . . . .. . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . 32

4.2.1 Keadaan mesin standar . . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2.2 Keadaan mesin bore-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

4.2.3 Keadaan mesin stroke-up . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .32

4.3 Pembahasan grafik hasil uji dynotest . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.3.1 Pembahasan daya ( Horse Power ).. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

xi

4.3.2 Pembahasan torsi.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .39

4.4 Pengujian konsumsi bahan bakar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

4.5 Pembahasan teori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

4.5.1 Keadaan bore-up……... . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.5.2 Keadaan stroke-up……. . . . . . . . . ... . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

Bab V Kesimpulan dan Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

5.1 Kesimpulan . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .48

6.1 Saran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49

Daftar Pustaka . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .51

Lampiran.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52

xii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Torak dari mekanisme engkol....................................................................6

Gambar 2.2 Mesin dua langkah.....................................................................................7

Gambar 2.3 Piston berada pada posisi titik pembakaran...............................................9

Gambar 2.4 Piston berada pada Titik Mati Atas ( TMA ).............................................9

Gambar 2.5 Langkah usaha dan akhir langkah hisap....................................................9

Gambar 2.6 Langkah awal menuju pembuangan sisa gas buang................................10

Gambar 2.7 langkah buang yang disertai pemompaan bahan bakar ke ruang bakar...10

Gambar 2.8 Terjadinya over-lap..................................................................................10

Gambar 2.9 Langkah awal kompresi...........................................................................11

Gambar 2.10 Grafik siklus Lenoir...............................................................................12

Gambar 2.11 Perbandingan kompresi..........................................................................18

Gambar 3.1 Diagram alir.............................................................................................20

Gambar 3.2 Perbandingan Volume..............................................................................23

Gambar 3.3 Kepala silinder.........................................................................................24

Gambar 3.4 Pengukuran dengan burette.....................................................................25

Gambar 3.5 Peningkat langkah piston.........................................................................26

Gambar 3.6 Plat ganjal aluminium..............................................................................27

Gambar 3.7 Penempatan plat ganjal............................................................................27

Gambar 3.8 Pengujian motor.......................................................................................28

Gambar 4.1 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1...................................................33

Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya untuk gigi 2...................................................35

Gambar 4.3 Grafik perbandingan daya untuk gigi 3...................................................36

Gambar 4.4 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1 hingga 3....................................38

xiii

Gambar 4.5 Grafik perbandingan torsi untuk gigi 1 hingga 3.....................................39

Gambar 4.6 Grafik perbandingan peningkatan daya...................................................44

Gambar 4.7 Grafik perbandingan peningkatan torsi....................................................44

Gambar 4.8 Grafik perbandingan peningkatan konsumsi bahan bakar.......................45

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar...................................41

Tabel 4.2 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar...................................41

Tabel 4.3 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar...................................41

Tabel 4.4 Total hasil pembahasan dari mesin standar, bore-up, dan stroke-up...........43

xv

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar belakang masalah

Siklus mesin dua langkah merupakan siklus motor bakar dengan pembakaran-

dalam yang termasuk jenis mesin bensin. Arti pembakaran-dalam adalah proses

pembakaran campuran udara dengan bensin terjadi di dalam ruang silinder yang

dibatasi oleh kepala silinder. Pembakaran tersebut menyebabkan tekanan di dalam

silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga

gerak. Keunikan dari siklus dua langkah ini adalah tenaga yang didapatkan hanya

dengan melakukan satu kali putaran poros engkol. Sehingga daya yang dihasilkan

oleh mesin dua langkah ini cukup besar dibandingkan dengan mesin tipe yang lain

dengan kapasitas yang sama.

Sejalan dengan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan baik

dalam keperluan balap maupun penggunaan harian. Penyempurnaan dan

pengembangan siklus dua langkah antara lain untuk meningkatkan daya motor.

Banyak cara yang dapat ditempuh untuk meningkatkan daya, misalnya merubah

sektor pengapian, mengoptimalkan saluran masuk dan buang, dan meningkatkan

kapasitas volume silinder. Dalam penelitian ini penulis ingin meningkatkan daya

pada motor dengan siklus dua langkah dengan cara meningkatkan kapasitas volume

silinder. Peningkatan kapasitas volume silinder dapat ditempuh dengan dua cara,

2

yang pertama yaitu bore-up atau dengan memperbesar diameter piston dalam silinder.

Cara ke dua yaitu stroke-up atau dengan memperpanjang langkah piston dalam

silinder.

1.2. Rumusan masalah

Cara peningkatan daya dengan menaikkan kapasitas volume silinder seperti di

atas telah banyak dilakukan oleh mekanik-mekanik di Indonesia. Tetapi peningkatan

daya yang dihasilkan tidak diketahui secara pasti. Dari latar belakang diatas maka

penulis mencoba untuk meneliti modifikasi pembesaran kapasitas volume silinder

dari mesin dua langkah dengan kapasitas 110 cc menjadi 121 cc. Dengan cara bore-

up dan stroke-up dibandingkan dengan keadaan standar, baik daya torsi serta

konsumsi bahan bakar.

1.3. Tujuan penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja mesin standar

dan mesin modifikasi.

• Perbandingan daya dan torsi yang dihasilkan dari motor standar dan motor

setelah dilakukan modifikasi bore-up.

• Perbandingan daya dan torsi yang dihasilkan dari motor standar dan motor

setelah dilakukan modifikasi stroke-up.

3

• Perbandingan konsumsi bahan bakar motor standar dan motor setelah

dilakukan modifikasi bore-up maupun stroke-up dengan cara uji jalan.

1.4. Manfaat penelitian

• Manfaat bagi masyarakat :

Penelitian dapat digunakan sebagai acuan pengetahuan dalam hal

memodifikasi kapasitas volume silinder.

• Manfaat bagi ilmu pengetahuan :

Sebagai tambahan wawasan untuk penelitian lain yang menyangkut kapasitas

volume silinder.

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Tinjauan pustaka

Ada beberapa acuan penelitian yang telah dilakukan dalam hal meningkatkan

daya. Pandu Sunarendro mahasiswa Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma.

melakukan modifikasi meliputi memperbesar perbandingan kompresi dari 9 : 1

menjadi 12,5 : 1, menambah tinggi angkat katup dari 7,2 menjadi 8mm, dan yang

terakhir memperbesar diameter katup masuk dan buang dari 23mm dan 21mm

menjadi 24mm dan 22mm.

Dengan penelitian yang telah dilakukan tersebut didapat 2 data yaitu daya

yang dihasilkan dari motor modifikasi (yang diubah : perbandingan kompresi dari 9:1

menjadi 12,5 : 1, tinggi angkat katup dari 7,2mm menjadi 8mm dan diameter katup

masuk dan buang dari 23mm, 21mm menjadi 24mm, 22mm) = 13,1148 Ps, lebih

tinggi 19,23% dari daya motor standar = 10,936 Ps. Selanjutnya konsumsi bahan

bakar motor modifikasi juga mengalami peningkatan seiring dengan peningkatan

daya. Motor standar = 1,784 kg/jam dan motor modifikasi = 1,8629 kg/jam.kenaikan

yang terjadi sebanyak = 4,423%.

5

Sedangkan penelitian yang dilakukan oleh Yustinus Adi Nugraha mahasiswa

Teknik Mesin universitas Sanata Dharma adalah membandingkan peningkatan daya,

torsi, dan konsumsi bahan bakar dari penggantian CDI standar dengan CDI

programmable.

Dari data penelitian yang didapat dan analisa tentang pengaruh pemakaian CDI

Programmable menyimpulkan bahwa pemakaian CDI Programmable dapat

meningkatan daya maksimal yang dihasilkan oleh motor bakar 4 langkah 125 cc

sebesar 8.6%, dapat meningkatkan torsi maksimal yang dihasilkan oleh motor bakar 4

langkah 125cc sebesar 4.7%, meningkatkan konsumsi bahan bakar motor 4 langkah

125cc sebesar 9.66% pada kecepatan konstan 40 km/jam, meningkatkan konsumsi

bahan bakar motor 4 langkah 125cc sebesar 4.33% pada kecepatan konstan

50km/jam, tidak berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar motor 4 langkah 125cc

pada kecepatan konstan 60km/jam.

2.2. Tinjauan teori secara umum

Mesin adalah bagian utama dari kendaraan. Mesin tersebut merubah tenaga

panas menjadi tenaga mekanik. Karena tenaga yang dihasilkan inilah alat/kendaraan

dapat bergerak.

Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari

pembakaran campuran udara dan bensin. Jika campuran udara dan bensin yang

masuk ke ruang bakar semakin banyak, maka kompresi juga meningkat. Kepadatan

6

campuran udara dan bensin tersebut mempengaruhi besar tenaga yang dihasilkan oleh

mesin.

Poros engkol

Silinder Torak Batang torak

Gambar 2.1. Torak dari mekanisme engkol.

Pada saat torak bergerak keatas, campuran tersebut dikompresi, akibatnya

terjadilah tekanan dan temperatur yang tinggi. Selanjutnya api dari busi dipercikkan

sehingga campuran bahan bakar dan udara terbakar, akibatnya terdoronglah torak

kebawah, menekan batang torak dan menggerakkan poros engkol. Gerakan turun-naik

(bolak-balik) dari torak diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Poros engkol

dihubungkan dengan roda belakang melalui sistem pemindah daya, sehingga pada

saat poros engkol berputar, roda belakang juga berputar dan kendaraan bergerak.

7

2.3. Komponen-komponen mesin dua langkah

Crank Shaft

Gambar 2.2 Mesin dua langkah ( Sumber : howstuffwork.com-two stroke)

Keterangan gambar 2.2

• Combustion chamber : adalah ruang bakar

• spark plug : busi atau pemantik api pada saat proses pembakaran

• Exhaust outlet : lubang keluarnya sisa hasil pembakaran

• Piston : penerus tenaga hasil pembakaran

• Reed valve : katup buluh sebagai pengatur aliran bahan bakar dan

udara

• Fuel intake : jalan masuknya campuran bahan bakar dengan udara

8

• Crank case : rumah poros torak ( rumah poros engkol )

• Crank shaft : poros torak ( poros engkol )

• Fuel : bahan bakar

2.4. Langkah mesin dua-langkah ditinjau dari mekanisme kerjanya

Motor dua langkah adalah motor yang siklus kerjanya cukup dengan satu putaran

poros engkol untuk melakukan satu langkah tenaga. Dimana dalam satu siklus ini

terdapat dua langkah kerja, yaitu langkah hisap dan langkah kompresi yang terjadi

bersamaan. Langkah yang kedua adalah langkah tenaga dan langkah buang

( pembuangan sisa gas buang ) yang juga terjadi secara bersamaan. ( Sumber :

Automotive Engines, hal.168 ).

Gambar di bawah ini merupakan mesin dua langkah yang mempunyai gerak poros

engkol berlawanan dengan arah jarum jam. Warna biru pada gambar menunjukkan

udara bersih yang masuk melalui karburator, warna hijau menunjukkan bahan bakar,

dan warna hitam adalah sisa hasil pembakaran.

9

Gambar 2.3 Piston berada pada posisi titik pembakaran ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

Gambar 2.4 Piston berada pada Titik Mati Atas ( TMA ) ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

Gambar 2.5 Langkah usaha dan akhir langkah hisap ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

10

Gambar 2.6 Langkah awal menuju pembuangan sisa gas buang ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

Gambar 2.7 Langkah buang yang disertai pemompaan bahan bakar ke rung bakar ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

Gambar 2.8 Terjadinya over lap ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

11

Gambar 2.9 Langkah awal kompresi ( Sumber : Wikipedia.com-two stroke cycle )

Keterangan dari gambar-gambar di atas :

• Power/exhaust atau pembuangan yaitu, setelah gas yang ada di dalam

ruang bakar terbakar ( dapat dilihat pada gambar 2.3 - 2.5 ), piston

akan menerima gaya ke bawah sehingga bergerak turun sambil

menghisap udara bersih. Dan pada titik tertentu gas sisa pembakaran

akan dibuang melalui saluran gas buang ( dapat dilihat pada gambar

2.6 -2.7 ). Dan sementara itu sisa gas buang di dalam ruang dibilas

dengan campuran bahan bakar, sehingga bensin untuk beberapa saat

juga ikut terbuang hal inilah yang disebut dengan over lap ( dapat

dilihat pada gambar 2.8 )

• Compression / intake atau kompresi yaitu, piston akan mulai bergerak

ke atas menutup saluran buang dan saluran hisap ( dapat dilihat pada

gambar 2.9 ), piston menekan percampuran bahan bakar. Hingga pada

12

beberapa derajat sebelum TMA ( dapat dilihat pada gambar 2.3 ) busi

meledak ( dapat dilihat pada gambar 2.5 ) gas terbakar menghasilkan

panas dan kompresi yang tinggi, dan siklus akan terulang seperti itu

terus menerus.

2.5. Tinjauan mesin dua-langkah dari siklus

Siklus dua langkah biasanya digunakan untuk model mesin yang

membutuhkan putaran tinggi. Siklus ini mempunyai efisiensi thermal yang lebih

rendah dibanding dengan siklus Otto dan siklus Diesel.

Proses ekspansi dari siklus ini adalah berupa isentropik. Energi panas

dihasilkan selama proses volume konstan dan panas dilepas selama proses tekanan

konstan. Grafik siklus dua langkah dapat dilihat pada gambar 2.1.

Gambar 2.10 Grafik siklus Lenoir ( Sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

13

2.5.1. Panas yang dibutuhkan pada saat volume konstan ( 1-2 )

Dalam teori gas ideal siklus dua langkah mengalami penambahan panas pada saat

volume konstan, dapat dilihat pada rumus berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

)( 122 TTmcQ v −= ................................................................................................. (2.1)

Q = jumlah kalor ( kJ )

m = massa ( kg )

cv = panas jenis pada saat volume konstan ( kJ/( kg K ))

T = suhu ( K )

Pada saat volume dipertahankan konstan tidak terjadi langkah usaha.

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

∫ ==2

12 0pdVW ....................................................................................................(2.2)

W = usaha ( kJ )

p = tekanan ( kPa )

V = volume ( m3 )

Perhitungan panas pada saat volume konstan untuk gas ideal dapat dirumuskan

sebagai berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

1−=γ

Rcv .............................................................................................................(2.3)

cv = panas jenis pada saat volume konstan ( kJ/( kg K ))

14

R = konstanta gas ( 0.287 kJ/(kg K))

γ = rasio panas spesifik

Tekanan setelah penambahan panas dapat dihitung dari hukum gas ideal berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

p2 . V2 = R . T2 ...................................................................................................(2.4)

T = suhu ( K )

R = konstanta gas ( 0.287 kJ/(kg K))

p = tekanan ( kPa )

V = volume ( m3 )

2.5.2. Ekspansi isentropik ( 2-3 )

Proses ekspansi isentropik ini sering juga disebut sebagai langkah tenaga.

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

1

2

3

1

3

2

3

2

−−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

γγγ

VV

pp

TT ....................................................................................(2.5)

, dengan P3 = P2.

T = suhu ( K )

p = tekanan ( kPa )

V = volume ( m3 )

15

Besar usaha dari proses ekspansi dapat dirumuskan sebagai berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

UWQ e Δ=−3 ......................................................................................................(2.6)

, karena proses adiabatik Q3 =0.

TmcW ve Δ= .........................................................................................................(2.7)

( 323 TTmcW v −= ) ................................................................................................(2.8)

W = usaha ( kJ )

T = suhu ( K )

m = massa ( kg )

cv = panas jenis pada saat volume konstan ( kJ/( kg K ))

2.5.3. Tekanan konstan pada saat pelepasan panas ( 3-1 )

Proses terakhir adalah sklus mengalami dan melepas panas untuk kembali ke

kondisi awal, didapatkan persamaan sebagai berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

3111 UUWQ −=− .................................................................................................(2.9)

Q = jumlah kalor ( kJ )

U = total energi dalam ( kJ )

W = usaha ( kJ )

16

Besar usaha dan penambahan kalor dapat diperoleh dari perhitungan berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

( 311

1

31 VVppdVW −== ∫ )

)

....................................................................................(2.10)

( ) 1311 WUUQ +−= .............................................................................................(2.11)

( ) ( 3311311 VpVpUUQ −+−= ............................................................................(2.12)

( ) ( ) 313331111 HHVpUVpUQ −=+−+= ..........................................................(2.13)

W = usaha ( kJ )

p = tekanan ( kPa )

V = volume ( m3 )

Q = jumlah kalor ( kJ )

U = total energi dalam ( kJ )

H = total enthalpi ( kJ )

Harga Q juga dapat diperoleh dengan cara berikut :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

1−=γγRcp ...........................................................................................................( 2.14 )

)( 311 TTmcQ −= ................................................................................................( 2.15 )

cp = panas jenis pada saat tekanan konstan ( kJ/( kg K ))

R = konstanta gas ( 0.287 kJ/(kg K))

17

Q = jumlah kalor ( kJ )

m = massa ( kg )

γ = rasio panas spesifik ( 1.4 )

T = suhu ( K )

Dari keseluruhan perhitungan siklus ini dapat disimpulkan efisiensi usaha total

melalui panas yang diterima yaitu :

( sumber : Wikipedia.com- Lenoir cycle )

2

13

QWW +

=η ........................................................................................................(2.16)

Q = jumlah kalor ( kJ )

W = usaha ( kJ )

2.6. Rumus perhitungan rasio kompresi

Kompresi merupakan salah satu hal yang penting di dalam motor bakar, dimana

kompresi merupakan pemampatan campuran bahan bakar dengan udara bersih yang

berada di dalam ruang bakar. Dapat disimpulkan bahwa mesin sangatlah sensitif

terhadap adanya perubahan kompresi ini.

Setiap negara pencipta mesin mempunyai cara tersendiri untuk menghitung

perbandingan kompresi. Karena mesin yang digunakan untuk penelitian berasal

produksi negara Jepang, maka cara perhitungan juga menggunakan perhitungan

Jepang.

18

( Sumber : A.Graham Bell, hal.26 )

4000

2 xESDECV π= .................................................................................................(2.17)

Dengan,

ECV = Effective Cylinder Volume ( volume silinder efektif )

D = Bore diameter ( diameter silinder )

ES = Effective Stroke ( langkah efektif silinder )

Cara perhitungan ini menghitung ECV, dimana pada saat ini lubang buang mulai

tertutup oleh piston. Dapat dilihat pada gambar 2.10.

Gambar 2.11 Perbandingan kompresi ( Sumber : A.Graham Bell, hal 23 )

19

Pengukuran volume ruang bakar dapat dilakukan dengan menggunakan alat Burette

dan memakai media air. Selanjutnya kompresi dapat dihitung dengan rumus sebagai

berikut :

( Sumber : A.Graham Bell, hal.26 )

CCVCCVECVCCR +

= ...........................................................................................(2.18)

Dengan,

CCR = Corrected Compresion Ratio ( perbandingan kompresi sebenarnya )

CCV = Combustin Chamber Volume ( volume ruang bakar )

BAB III

METODE PENELITIAN

Dalam bab ini akan dibahas tentang jalannya penelitian dari awal hingga

akhir. Penelitian tentang modifikasi volume silinder ini dapat dibagi menjadi dua,

pertama dengan perubahan diameter piston dan yang ke dua dengan perubahan

langkah piston. Kedua perubahan tersebut mempunyai kapasitas mesin yang sama.

Dalam penelitian ini menggunakan dua buah motor sebagai percobaannya.

Dengan metode penelitian dapat digambarkan dalam diagram alir sebagai berikut.

Motor ke-dua (Modifikasi)

Bore-up

Pengujian dynotest

Pengambilan data

Analisa data

Perbandingan data

Stroke-up

Motor pertama (Standar)

Perancangan

Selesai

Standar

Gambar 3.1 Diagram alir

21

3.1. Spesifikasi mesin

Motor pertama dengan spesifikasi standar sesuai pabrik, dan motor ke dua

dilakukan pengujian dengan dua jenis modifikasi. Spesifikasi mesin dapat dilihat

sebagai berikut:

3.1.1. Spesifikasi motor pertama ( keadaan standar )

Tipe mesin

• Tipe mesin : pendingin udara tekan ; dua langkah bensin ; katup buluh

• Tipe silinder : silinder tunggal horizontal

• Volume silinder : 110,4 cm3

• Diameter x langkah : ( 52,0 x 52,0 )mm

• Perbandingan kompresi : 7,09 : 1

• Tipe karburator : VM20/MIKUNI

• Tipe busi : Denso W22EP-U

Perbandingan transmisi

• Sistem reduksi primer : tipe sepatu

• Perbandingan transmisi primer : 66/21 (3,142)

• Sistem reduksi sekunder : gerak rantai

• Perbandingan transmisi sekunder : 39/14 (2,786)

• Tipe transmisi : constans mesh – 4 speed

• Perbandingan transmisi Gigi I : 39/12 (3,250)

Gigi II : 29/16 (1,812)

22

Gigi III : 24/20 (1,200)

Gigi IV : 23/22 (1,045)

Kelistrikan

• Titik pengapian : 20o/5000 rmin ( sebelum Titik Mati Atas )

• Tipe pengapian : tipe elektrik

3.1.2. Spesifikasi motor ke-dua ( keadaan modifikasi )

Komponen pendukung lain yang tidak tercantum di dalam spesifikasi di bawah

ini dibiarkan standar seperti motor pertama.

A. Seting dengan tipe bore-up ( pembesaran diameter piston )

• Diameter: 54,50 mm

• Langkah : 52,00 mm

B. Seting dengan tipe stroke-up ( pemanjangan langkah piston )

• Diameter: 52,00 mm

• Langkah : 57,23 mm

23

3.2. Diagram perbandingan volume

L

D

D’

L

L’

D

Gambar 3.2 Perbandingan volume D( diameter standar dan stroke-up )= 52 mm; D’( diameter silinder bore-

up)=54,50mm; L( langkah piston standar dan bore-up )=52,00mm L’ ( langkah piston stroke-up )=57,23mm

24

3.3. Komponen-komponen pendukung

3.3.1. Volume kepala silinder

Pengukuran volume kepala silinder akan berfungsi untuk mengukur tekanan

kompresi ruang bakar pada mesin. Pengukuran dilakukan menggunakan media fluida,

yaitu air. Air akan memenuhi ruang pada kepala silinder, lalu volume air yang

memenuhi ruang kepala silinder itu akan diukur untuk digunakan dalam perhitungan

perbandingan kompresi.

Sebelum melakukan pengukuran, lubang busi yang terdapat pada kepala silinder

ini ditutup dengan bahan yang tahan terhadap air misal menggunakan lilin. Agar air

yang memenuhi ruang kepala silinder dapat terukur dengan sempurna.

lilin

Gambar 3.3 Kepala silinder

Setelah lubang busi ditutup dengan lilin, volume kepala silinder diukur dengan alat

yang bernama burette. Dapat dilihat pada gambar berikut.

25

burette

Gambar 3.4 Pengukuran dengan burette

Burette seperti yang terlihat pada gambar 3.4 merupakan sebuah tabung yang

mempunyai skala dan terdapat katup kecil untuk mengatur aliran air yang akan

digunakan pada percobaan ini.

26

Untuk mendapatkan volume air yang memenuhi ruang kepala silinder, dilakukan

dengan cara mencari selisih volume air pada burette dari awal sebelum air menetes ke

kepela silinder hingga kepala silinder penuh dengan air.

3.3.2.Peningkat langkah ( stroker-kit )

Alat ini digunakan untuk meningkatkan volume silinder dengan cara menggeser

posisi titik sumbu dari lengan torak agar langkah torak menjadi lebih panjang. Dapat

dilihat pada gambar 3.5.

Gambar 3.5 Peningkat langkah piston

Karena adanya peningkatan langkah, maka posisi blok silinder harus diganjal agar

kepala piston tidak menghantam kepala silinder.

27

Gambar 3.6 Plat ganjal aluminium

Plat aluminium ini nantinya akan ditempatkan dibawah blok silinder.

Gambar 3.7 Penempatan plat ganjal

28

3.4. Pengujian

3.4.1. Pengujian dynotester

Pengujian dilakukan dalam dua hari, pada hari pertama yang diuji adalah motor

pertama dengan keadaan standar dan motor ke-dua dengan spesifikasi bore-up. Pada

hari kedua dilakukan uji untuk motor ke-dua dengan spesifiksi stroke-up. Pengujian

dilakukan pada gigi satu, dua, dan tiga untuk setiap keadaan mesin ( standar dan

modifikasi ).

roler

Gambar 3.8 Pengujian motor

29

Pengujian motor ini dikakukan dengan mesin dynotest dengan tipe sportdyno

v3.2, dynamometer tipe SD325, dan inersia roler ( ditunjukkan pada gambar 3.8 ) tipe

1446. Mesin dynotest ini dilengkapi dengan alat pengukur suhu ruang bakar mesin.

Alat uji ini juga memenuhi standar faktor koreksi dengan ISO 1585.

Dynotest mengambil data daya dan torsi mesin dari hasil keluaran tenaga pada

roda, sehingga keakuratan pembacaan data juga dipengaruhi oleh keadaan penerus

daya pendukung mesin hingga pada roda ( misal : kampas kopling, gir dan rantai, dan

traksi ban terhadap roler ).

3.4.2. Pengujian bahan bakar

Pengujian ini bertujuan agar dapat membandingkan konsumsi bahan bakar pada

keadaan standar dan modifikasi. Cara yang digunakan adalah dengan mengosongkan

tangki bensin pada motor, lalu diisi kembali dengan bensin sebanyak 100 mL. Bensin

yang berada pada karburator tersisa sebanyak 37 mL. Jadi total bensin yang akan

digunakan pengujian sebanyak 137 mL dengan jenis premium.

Sebelum dilakukan pengujian kilometer yang ada pada odometer dicatat. Setelah

pengujian jalan hingga mesin motor mati dengan sendirinya, pencatatan jarak tempuh

yang diperoleh odometer dicatat ulang. Perhitungan konsumsi bahan bakar dilakukan

dengan membandingkan pemakaian bahan bakar dan jarak tempuh.

BAB IV

PEMBAHASAN

4.1. Perhitungan volume silinder

Perhitungan volume silinder ini merupakan perhitungan awal untuk masuk ke

dalam perhitungan-perhitungan yang lain.rumus perhitungan volume silinder ini

adalah sebagai berikut.

4.1.1. Keadaan mesin standar

Spesifikasi mesin :

a. D ( diameter piston ) = 52 mm

b. ES ( langkah efektif ) = 52 mm

Perhitungan : ( )( )

40005252 2

1mmxmmECV π

=

cc43,110=

4.1.2. Keadaan mesin bore-up

Spesifikasi mesin :

a. D ( diameter piston ) = 54,5 mm

b. ES ( langkah efektif ) = 52 mm

31

Perhitungan : ( )( )

4000525,54 2

2mmxmmECV π

=

cc30,121=

4.1.3. Keadaan mesin stroke-up

Spesifikasi mesin :

a. D ( diameter piston ) = 52 mm

b. ES ( langkah efektif ) = 57,23 mm

Perhitungan : ( )( )

400023,5752 2

3mmxmmECV π

=

cc54,121=

4.2. Perhitungan perbandingan kompresi

Perhitungan ini melibatkan volume kubah dari kepala silinder yang diukur

dengan menggunakan tabung burette dan air sebagai media. Volume yang didapat

adalah sebesar 17,5 cc. Perhitungan perbandingan kompresi dapat dihitung dengan

menggunakan rumus sebagai berikut :

32

4.2.1. Keadaan mesin standar

Spesifikasi mesin :

ECV(1) ( volume silinder efektif ) = 110,43cc

Perhitungan : cc

ccccCCR5,17

5,1743,110 +=

31,7=

1:31,7=

4.2.2. Keadaan mesin bore-up

Spesifikasi mesin :

ECV(1) ( volume silinder efektif ) = 121,30cc

Perhitungan : cc

ccccCCR5,17

5,1730,121 +=

93,7=

93,7= :1

4.2.3. Keadaan mesin stroke-up

Spesifikasi mesin :

ECV(1) ( volume silinder efektif ) = 121,54cc

Perhitungan : cc

ccccCCR5,17

5,1754,121 +=

94,7=

1:94,7=

33

4.3. Pembahasan grafik hasil uji dynotest

4.3.1. Pembahasan daya ( Horse Power )

HP GEAR1

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

RPM

HP

STANDART BORE-UP STROKE-UP

Gambar 4.1 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1

Pengujian gigi satu ini dimulai setelah motor berjalan pada putaran mesin sekitar

3000 Rpm. Dalam gambar 4.1 terlihat adanya peningkatan daya pada mesin

modifikasi dibandingkan dengan keadaan standar. Pada keadaan standar daya

tertinggi diperoleh pada putaran mesin 7000 Rpm sebesar 9,7 HP, sedangkan pada

keadaan mesin bore-up daya tertinggi diperoleh pada putaran mesin 9800 Rpm

sebesar 14,5 HP. Dan pada keadaan stroke-up daya tertinggi diperoleh pada putaran

34

mesin 10.493 Rpm sebesar 15,3 HP. Jadi daya tertinggi diperoleh pada keadaan

mesin stroke-up. Jadi peningkatan daya pada bore-up adalah sebagai berikut :

HpHpHp 8,47,95,14 =−

%48,49%1007,98,4

=xHpHp

Peningkatan daya pada keadaan mesin stroke-up :

HpHpHp 6,57,93,15 =−

%73,57%1007,96,5

=xHpHp

Pada mesin modifikasi terlihat bahwa kenaikan daya pada putaran mesin awal

lebih lambat dibandingkan dengan keadaan mesin standar. Dalam gambar 4.2 di

bawah ini ditunjukkan bahwa keadaan stroke-up paling unggul dibandingkan dua

keadaan lain, karena peningkatan daya cenderung konstan baik dari putaran awal

hingga pencapaian daya maksimum.

35

HP GEAR2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

RPM

HP

STANDART BORE UP STROKE UP

Gambar 4.2 Grafik perbandingan daya untuk gigi 2

Daya maksimum mesin keadaan stroke-up yang dapat dihasilkan adalah sebesar

17,1 HP pada putaran mesin 8700 Rpm. Sedangkan pada keadaan bore-up daya

maksimum yang dapat dicapai sebesar 16,2 HP pada putaran mesin 8000 Rpm. Dan

pada keadaan standar daya yang dicapai hanya sebesar 12,4 HP pada 8000 Rpm.

Pengujian untuk gigi dua ini dimulai setelah motor berjalan pada sekitar 4000 Rpm.

Jadi peningkatan daya pada bore-up adalah sebagai berikut :

HpHpHp 8,34,122,16 =−

%64,30%1004,128,3

=xHp

Hp

36

Peningkatan daya pada keadaan mesin stroke-up :

HpHpHp 7,44,121,17 =−

%90,37%1004,127,4

=xHpHp

HP GEAR 3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000

RPM

HP

STANDART BORE UP STROKE UP

Gambar 4.3 Grafik perbandingan daya untuk gigi 3

Pengujian untuk gigi tiga ini dimulai pada saat motor berjalan sekitar 5200 Rpm.

Dalam gambar 4.3 terlihat bahwa grafik kerja mesin bore-up paling stabil dan

pencapaian dayanya paling besar mencapai 15,9 HP pada putaran mesin 8000 Rpm.

Sedangkan pada keadaan stroke-up daya mengalami titik konstan pada putaran mesin

sekitar 6000 Rpm hingga 6500 Rpm, daya tertinggi yang dapat dicapai sebesar 15,6

37

Hp. Daya pada keadaan stroke-up tidak sebesar pada bore-up, walaupun tenaga

stroke-up yang dirasakan pada waktu pengujian lebih besar dibanding tenaga bore-up.

Hal tersebut dapat dimungkinkan dari adanya slip dari penerus daya pada kendaraan

tersebut. Pada keadaan standar, mesin mengalami titik konstan di 7500 Rpm pada

12,4 HP setelah mencapai daya maksimum sebesar 12,7 Hp pada 7200 Rpm. Jadi

peningkatan daya pada bore-up adalah sebagai berikut :

HpHpHp 5,34,129,15 =−

%22,28%1004,125,3

=xHp

Hp

Peningkatan daya pada keadaan mesin stroke-up :

HpHpHp 2,34,126,15 =−

%80,25%1004,122,3

=xHpHp

Gambar 4.4 adalah grafik total setiap keadaan mesin, dari gigi satu hingga gigi

tiga. Pada grafik standar yang berwarna hijau muda terdapat dua panah hijau tua,

yang menunjukkan saat perpindahan gigi, pada grafik bore-up yang menunjukkan

perpindahan gigi adalah panah yang berwarna biru muda, dan pada grafik stroke-up

panah perpindahan gigi berwarna jingga.

38

HP TOTAL GEAR 1-3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

RPM

HP

STANDART BORE-UP STROKE-UP

Gambar 4.4 Grafik perbandingan daya untuk gigi 1 hingga gigi 3

Dalam gambar 4.4 di atas terlihat bahwa ubahan modifikasi mempunyai batas

perpindahan gigi yang cukup besar ( dapat dilihat dari jarak antara ke dua panah )

dibandingkan dengan keadaan standar. Tetapi pada keadaan stroke-up menunjukkan

kenaikan daya yang tidak efektif, misal daya 6 HP didapat pada putaran mesin di atas

6000 Rpm. Sedangkan pada keadaan bore-up daya 6 HP diperoleh pada 5000 Rpm.

Suhu pada keadaan standar pada saat uji dynotest adalah 73 derajat Celcius. Bore-up

adalah 153 derajat Celcius. Stroke-up adalah 97 derajat Celcius.

Daya maksimum yang dapat diperoleh dalam keadaan standar adalah 12,1 Hp

pada 7500 Rpm. Pada keadaan bore-up sebesar 16,2 Hp pada 8115 Rpm, kenaikan

yang terjadi adalah sebesar :

39

HpHpHp 1,41,122,16 =−

%88,33%1001,121,4

=xHpHp

Pada keadaan stroke-up daya yang diperoleh sebesar 17,08 pada 8250 Rpm. Kenaikan

yang terjadi adalah sebesar :

HpHpHp 98,41,1208,17 =−

%15,41%1001,12

98,4=x

HpHp

4.3.2. Pembahasan torsi ( Torque )

TORQUE TOTAL GEAR 1-3

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000

RPM

TQ

STANDART BORE-UP STROKE-UP

Gambar 4.5 Grafik perbandingan torsi untuk gigi 1 hingga gigi 3

40

Gambar 4.5 di atas menerangkan torsi yang yang disalurkan oleh ban terhadap

roler pada alat uji dynotest. Pada keadaan standar torsi masimum yang dapat dicapai

adalah sebesar 12,52 Nm pada putaran mesin 6700 Rpm. Pada keadaan bore-up torsi

maksimum yang dapat dicapai adalah sebesar 14,42 Nm pada putaran mesin 7700

Rpm. Dan pada keadaan stroke-up torsi maksimum adalah sebesar 14,45 Nm pada

putaran mesin 7750 Rpm.

Dengan keadaan mesin stroke-up dan bore-up, kampas kopling dimungkinkan

tidak kuat menahan besarnya torsi yang dihasilkan oleh poros engkol. Dapat dilihat

dari gambar 4.5, pada putaran mesin mencapai 6000 Rpm terjadi penyimpangan pada

grafiknya.

Peningkatan torsi yang didapat setelah adanya modifikasi volume silinder dapat

dilihat sebagai berikut :

Torsi bore-up adalah sebagai berikut :

NmNmNm 9,152,1242,14 =−

%17,15%10052,129,1

=xHp

Hp

Torsi stroke-up adalah sebagai berikut :

NmNmNm 93,152,1245,14 =−

%41,15%10052,12

93,1=x

HpHp

41

4.4. Pengujian konsumsi bahan bakar

Pengujian konsumsi bahan bakar ini dilakukan dengan tiga variasi pengujian

untuk setiap keadaan, antara lain 40 Km/jam, 50 Km/jam, 60 Km/jam. Pengukuran

diukur dengan menggunakan odometer pada motor dengan ketelitian 0,1 Km, dan

diperoleh data sebagai berikut :

Tabel 4.1 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin standar

40 Km/j 50 Km/j 60 Km/j

137mL 3,8 Km 4 Km 4,1 Km

1Km 36,06 mL 34,26 mL 33,01 mL

Tabel 4.2 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin bore-up

40 Km/j 50 Km/j 60 Km/j

137mL 2,8 Km 3,2 Km 3,8 Km

1Km 48,92 mL 42,80 mL 36,05 mL

Tabel 4.3 Konsumsi bahan bakar pada keadaan mesin stroke-up

40 Km/j 50 Km/j 60 Km/j

137mL 2 Km 2,9 Km 2,5 Km

1Km 68,49 mL 47,23 mL 54,79 mL

42

Jika hasil di atas dijadikan perbandingan efisiensi bahan bakar, hasilnya dapat

dilihat sebagai berikut :

a) Peningkatan konsumsi bahan bakar pada keadaan bore-up dibanding

dengan standar :

Pada 40 Km/jam

( ) %66,35%10006,36

06,3692,48=

− X

Pada 50 Km/jam

( ) %92,24%10026,34

26,3480,42=

− X

Pada 60 Km/jam

( ) %2,9%10001,33

01,3305,36=

− X

Peningkatan konsumsi bahan bakar pada keadaan stroke-up dibanding dengan

standar :

Pada 40 Km/jam

( ) %93,89%10006,36

06,3649,68=

− X

Pada 50 Km/jam

( ) %85,37%10026,34

26,3423,47=

− X

43

Pada 60 Km/jam

( ) %98,65%10001,33

01,3379,54=

− X

Tabel 4.4 Total hasil pembahasan dari mesin standar, bore-up, dan stroke-up

Standar Bore-up Stroke-up

Kapasitas silinder 110,43 cc 121,30 cc 121,54 cc

Perbandingan

kompresi 1 : 7,31 1 : 7,93 1 : 7,94

Peningkatan daya 12,1HP 16,2 HP (33,88%) 17,08 HP(41,15%)

Peningkatan torsi 12,52Nm 14,42 Nm(15,17%) 14,45Nm(15,41%)

Suhu mesin pada saat pengujian 73oC 153 oC 97 oC

Peningkatan konsumsi bahan

bakar 40 Km/j

36,06mL/Km 48,92 mL/Km (35,66%)

68,49 mL/Km (89,93%)

Peningkatan konsumsi bahan

bakar 50 Km/j

34,26mL/Km 42,80 mL/Km (24,92%)

47,23 mL/Km (37,85%)

Peningkatan konsumsi bahan

bakar 60 Km/j

33,01mL/Km 36,05 mL/Km (9,2%)

54,79 mL/Km (65,98%)

Peningkatan konsumsi bahan bakar rata-rata

antara 40-60 Km/j

34,44 mL/Km 42,59 mL/Km 56,83 mL/Km

44

Perbandingan Daya

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

Standar Bore-Up Stroke-Up

12,1

16,217,08

Gambar 4.6 Grafik perbandingan peningkatan daya Perbandingan Torsi

11,5

12

12,5

13

13,5

14

14,5

15

Standar Bore-Up Stroke-Up

12,52

14,42 14

0

,45

Gambar 4.7 Grafik perbandingan peningkatan torsi

45

Perbandingan rata-rata konsumsi bahan bakar

34,44

42,59

56,83

0

10

20

30

40

50

60

1 2 3

Standar Bore-up Stroke-up

Gambar 4.7 Grafik perbandingan peningkatan konsumsi bahan bakar

Ketiga tabel di atas menjelaskan tentang perbandingan antara besar peningkatan

daya dengan peningkatan konsumsi bahan bakar. Pada keadaan bore-up menunjukkan

peningkatan daya yang cukup drastis jika dibandingkan dengan keadaan standar,

tetapi pada konsumsi bahan bakar tidak terlalu mengalami peningkatan yang cukup

besar. Pada keadaan stroke-up peningkatan daya hampir sama dengan keadaan bore-

up tetapi konsumsi bahan bakar jauh lebih tinggi.

46

4.5. Pembahasan teori

4.5.1. Keadaan bore-up

Getaran mesin yang timbul terasa lebih tinggi dari pada keadaan standar. Dari

adanya pembesaran diameter piston, poros engkol membutuhkan gaya inersia yang

lebih besar dibanding dengan keadaan piston standar untuk melakukan menjaga

kestabilan mesin. ( Sumber : The Design and Tuning of Competition Engine, hal 149-

159 )

Komsumsi bahan bakar menjadi lebih boros. Dengan adanya pembesaran

diameter piston maka diameter kepala silinder dan balancing ( kestabilan ) gerak

poros engkol diperlukan adanya penyesuaian dengan diameter. ( Sumber : The

Design and Tuning of Competition Engine, hal 163 )

Waktu yang diperlukan untuk mencapai tenaga maksimum lebih lama, karena

adanya gaya gesek yang besar dari piston dan adanya selip pada kampas kopling

sebagai penerus daya. Dibuktikan dari suhu mesin yang tinggi pada saat pengujian

dynotest ( dapat dilihat pada tabel 4.4 ). Dan mengakibatkan pendinginan kampas

kopling ( sebagai penerus daya ) oleh pelumas menjadi tidak sempurna.

47

4.5.2. Keadaan stroke-up

Getaran mesin yang timbul sangat tinggi. Adanya pemindahan titik beban pada

poros engkol mengakibatkan pembagian beban pada poros engkol tersebut tidak

merata. Dan mengakibatkan bantalan menerima beban yang berlebih. ( Sumber : The

Design and Tuning of Competition Engine, hal 149-159 )

Komsumsi bahan bakar lebih boros jika dibandingkan dengan bore-up. Dengan

adanya pemanjangan langkah piston, maka piston memerlukan gaya inersia yang

lebih besar dari poros engkol untuk meningkatkan kecepatan piston melakukan gerak

bolak-balik ( reciprocating ). ( Sumber : The Design and Tuning of Competition

Engine, hal 149-159 )

Sering terjadi kebocoran antara ganjal plat aluminium dengan silinder blok yang

dapat mengakibatkan over-run, yaitu mesin bensin hidup seperti mesin diesel,

pembakaran memanfaatkan panas pada ruang bakar dengan memampatan udara

bocoran dari luar ( Sumber : Automotive Engines, hal.235 ).

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil perhitungan dan pembahasan yang telah dilakukan selama

penelitian ini dapat ditarik beberapa kesimpulan sebagai berikut :

a. Modifikasi volume silinder meningkatan daya sebesar :

i. 33,88% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 12,1 Hp menjadi = 16,2

Hp

ii. 41,15% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 12,1 Hp menjadi =

17,08 Hp

b. Modifikasi volume silinder meningkatan torsi sebesar :

i. 15,17% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 12,52 Nm menjadi =

14,42 Nm

ii. 15,41% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 12,52 Nm menjadi =

14,45 Nm

c. Pada kecepatan 40 Km/jam modifikasi volume silinder dengan meningkatan

konsumsi bahan bakar sebesar :

i. 35,66% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 36,06mL/Km menjadi =

48,92 mL/Km

ii. 89,93% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 36,06mL/Km menjadi =

68,49 mL/Km

49

d. Pada kecepatan 50 Km/jam modifikasi volume silinder dengan meningkatan

konsumsi bahan bakar sebesar :

i. 24,92% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 34,26 mL/Km menjadi =

42,80 mL/Km

ii. 37,85% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 34,26 mL/Km menjadi

= 47,23 mL/Km

e. Pada kecepatan 60 Km/jam modifikasi volume silinder dengan meningkatan

konsumsi bahan bakar sebesar :

i. 9,2% untuk bore-up dari keadaan standar sebesar 33,01mL/Km menjadi =

36,05 mL/Km

ii. 65,98% untuk stroke-up dari keadaan standar sebesar 33,01mL/Km menjadi =

54,79 mL/Km

5.2. Saran

Beberapa saran tentang penelitian ini yang berhubungan dengan modifikasi

volume silinder, yang perlu dikemukakan lebih lanjut adalah :

a. Pada pemakaian harian disarankan untuk menggunakan cara bore-up, dilihat

dari perbandingan persentase kenaikan daya dan torsi dengan konsumsi bahan

bakar.

b. Penerus daya pada kendaraan bermotor merupakan hal yang paling penting

dalam menunjang peningkatan daya dan efisiensi bahan bakar.

50

c. Modifikasi volume silinder harus memperhitungkan kapasitas volume dengan

timbulnya gaya gesek yang ada untuk mendapatkan daya maksimum.

d. Adanya perubahan jarak langkah piston dengan cara menggeser titik sumbu

pena poros engkol, perlu memperhitungkan letak titik beban. Agar getaran yang

ditimbulkan oleh mesin tidak terlalu tinggi, yang dapat mengakibatkan

kerusakan pada komponen-komponen pendukungnya.

e. Perlunya memperhatikan spesifikasi perekat yang berfungsi untuk mencegah

kebocoran di antara komponen-komponen mesin.

f. Pada saat pengujian dengan dynotest diharapkan kondisi roda baik, karena

sangat mempengaruhi data yang akan dibaca oleh roller.

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, -, howstuffwork.com-two stroke engine, www. Howstuffwork. Com.

Anonim, -, wikipedia.com-two stroke cycle, www. Wikipedia. Com.

Anonim, -, wikipedia.com- Lenoir cycle, www. Wikipedia. Com.

Bell, A. Graham, -, Two-Stroke Performance Tuning, England.

Smith, Philip H., A. M. I. Mech. E, 1963, The Design and Tuning of Competition

Engine, Staples Printers Limited, England.

Course, William . H . & Donald L. Anglin., 1987, Automotive Engines, McGraw-Hill

Book Company, Inc., New York.

Sunarendro, Pandu, 2005, Skripsi : Peningkatan Unjuk Kerja Motor Bakar Empat

Langkah 125cc, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.

Nugraha, Yustinus adi, 2008, Skripsi : Motor Bensin Empat Langkah-125cc Dengan

CDI Programmable, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.