perbandingan antara mesin bensin yang …

Jurnal Sistem Informasi Kaputama (JSIK), Vol 3 No 1, Januari 2019 ISSN2548-9712

56

PERBANDINGAN ANTARA MESIN BENSIN YANG BERTEKNOLOGIVVT-1 DENGAN PLATINA

DARWAN EDIANTO SARAGIH

UNIVERSITAS SIMALUNGUNFakultas Teknik, Jl. Sisingamangaraja Simp. Tangsi Balimbingan No.Barat, BahKapul, Siantar Sitalasari, Kota Pematang Siantar, Sumatera Utara 21142

ABSTRAKTingginya tingkat permintaan para pengguna kendaraan agar memiliki mobil dengan mesinyang bertenaga namun tetap irit bahan bakar dan ramah lingkungan telah menjadi pemicutimbulnya teknologi baru yang ideal dengan nama variabel Timing-Intelligent atau lebihdikenal dengan sebutan VVT-i. Adopsi teknologi VVT-i ke mesin mobil juga memberikankelebihan minimnya biaya pemeliharaan yang harus di tanggung. Sebab tune-up seperti setelklep dan lain sebagainya tidak diperlukan lagi. Tujuan dari penulisan untuk mengetahuikinerja mesin otto yang berteknologi VVT-i dan menentukan daya yang di hasilkan mesinVVT-i dan platina.

Untuk putaran yang sama yaitu 3500 rpm,daya yang dihasilkan teknologi VVT-isebesar 44,179 kW,sedangkan tanpa teknologi VVT-i daya dihasilkan sebesar 43,154,sehingga kenaikannya 2,32%. Dari hubungan putaran mesin dan daya, bahwa daya meningkatsering dengan bertambahnya putaran mesin. Namun setelah mencapai daya maksimum padaputaran 6000 rpm, secara perlahan daya-daya menurun walaupun putaran mesin terusbertambah. Untuk putaran yang sama yaitu 3500 rpm, konsumsi bahan bakar teknologi VVT-i sebesar 251,5098 gr/kw jam, sedangkan untuk platina konsumsi bahan bakarnya sebesar260,0889 gr/kw jam, sehingga penurunan 3,41%.

Orsi mesin meningkat sering dengan bertambahnya putran mesin, namun setelahmencapai torsi maksimum, secara perlahan torsi menurun walaupun putaran mesin terusbertambah. Adanya perbedaan torsi dan konsumsi bahan bakar yang signifikan antarateknologi yang berteknologi VVT-i dengan mesin platina di putaran 5000 rpm.-----------------------------------------------------------Kata kunci : perbandingan, VVT-i platina.

ABSTRACTThe high level of demand for vehicle users to have a car with a powerful engine but still fuelefficient and environmentally friendly has been the trigger for the emergence of ideal newtechnology with the name of the Timing-Intelligent variable, better known as VVT-i.The adoption of VVT-i technology into car engines also provides the advantages of theminimum maintenance costs that must be borne. Because tune-ups like valve settings etc. areno longer needed. The purpose of writing is to determine the performance of the otto enginewith VVT-i technology and determine the power produced by VVT-i and platinum engines.For the same round of 3500 rpm, the power generated by VVT-i technology is 44,179 kW,while without VVT-i technology the power is 43,154, so the increase is 2.32%.From the relationship of engine speed and power, that power increases frequently withincreasing engine speed. But after reaching maximum power at 6000 rpm, the power slowly


57

decreases even though the engine speed continues to increase.

For the same cycle of 3500 rpm, the fuel consumption of VVT-i technology is251.5098 gr / kW, while for platinum the fuel consumption is 260.0889 gr / kw hours,resulting in a decrease of 3.41%. Engine performance increases frequently with increasingengine displacement, but after reaching maximum torque, torque slowly decreases eventhough the engine speed continues to increase. There is a significant difference in torque andfuel consumption between VVT-i technology with platinum engine at 5000 rpm rotation.

Keywords: comparison, VVT-i platinum

PENDAHULUAN1. Latar Belakang

Tingginya tingkat permintaan parapengguna kendaraan agar memiliki mobildengan mesin yang bertenaga namun tetapirit bahan bakar dan ramah linkungan telahmenjadi pemicu timbulnya teknologi baruyang ideal dengan nama Variabel ValveTiming-intelligent atau lebih dikenaldengan sebutan VVT-i.

Teknologi VVT-i merupakanteknologi yang mengatur sistem kerja katuppemasukan bahan bakar (intake) secaraelektronik baik dalam hal waktu maupunukuran buka tutup katup sesuai denganbesar putaran mesin sehingga menghasilkantenaga yang optimal, hemat bahan bakardan ramah lingkungan.

Cara kerjanya cukup sederhana.Untuk menghitung waktu buka tutup katup(valve timing) yang optimal, ECU(elektronik control unit) menyesuaikandengan kecepatan mesin, volume udaramasuk dan temperatur air. Agar targetvalve timing selalu tercapai, sensor posisichamshaft atau crankshaft memberikansinyal sebagai respon koreksi.

Mudahnya sistem VVT-i akan terusmengireksi valve timing atau jalur keluarmasuk bahan bakar dan udara. Disesuaikandengan pijakan pedal gas dan beban yangditanggung demi menghasilkan torsi

optimal disetiap putaran dan menghematkonsumsi BBM. Adopsi teknologi VVT-ike mesin mobil juga memberikan kelebihanminimnya biaya pemeliharaan yang harusditanggung. Sebab tune-up seperti setelklep dan lain sebagainya tidak diperlukanlagi.

2. Tujuan dan ManfaatTujuan dari penulisan ini antara lain:

(a) untuk mengetahui kinerja mesin ottoyang berteknologi VVT-i ; (b) untukmenentukan daya yang dihasilkan mesinVVT-i dan platina.

Sedangkan manfaat yang didapatkandiantaranya: (a) memahami dan mengetahuikinerja motor bensin yang berteknologiVVT-i serta bertambahnya informasi dankajian bidang VVT-i.

3. Perumusan dan Batasan MasalahPermasalahan yang akan dibahas

dalam penulisan ini adalah seberapa besardaya yang dihasilkan oleh mesin yangmenggunakan VVT-i dan berapa besardaya yang dihasilkan mesin platina.

Sedangkan batasan dalam penulisan iniadalah perbandingan antara mesin bensinyang terteknologi VVT-i dengan platinapada kendaraan mobil pribadi denganbahan bakar pertamax, dengan kapasitas1298 CC.


58

2. METODOLOGI PENELITIANUntuk memudahkan dalam melakukananalisa pengaruh mesin VVT-i dan platinaterhadap cara kerja mesin terhadap daya,konsumsi bahan bakar spesifik (sfc).

Efesiensi thermal,efesiensi mekanis danefesiensi volumetrik maka dilakukanlangkah- langkah seperti flowchart dibawahini

MULAI

SURVAI LAPANGAN

Catatan Data :

1. Mesin VVT-i dan platina2. Mencari volume langkah dan volume sisa3. Mencari densitas udara4. Kerja siklus5. Mencari tekanan efektif rata-rata6. Daya indikator dan proses7. Konsumsi bahan bakar spesifik8. Mencari efesiensi thermal efesiensi mekanis dengan

efesiensi volumetrik

ANALISA DATA,GRAFIK DAN STUDILITERATUR


59

Gambar 1. Flowchart pelaksanaan

Survei dilapangan dilakukan untukmendukung proses pengerjaan danmendapatkan data yang akurat sertaaplikasi dari teori. Data selanjutnyadianalisis untuk mendapatkan hasil secaralangsung pada saat terjadinya cara kerjamesin mobil yang memakai VVT-i danplatina,serta pengaruh terhadap daya,torsi,pemakaian bahan bakar, dan emisi gasbuang.

Studi literatur digunakan sebagaibahan referensi yang menjadi landasandasar dalam melakukan analisa pengaruhkonsumsi bahan bakar spesifik (sfc),efesiensi thermal, efesiensi mekanis, danefesiensi volumetrik.

3. ANALISA SISTEM VVT-i DANCATALYTIC CONVERTER

1. Sistem VVT-iSistem VVT-i (variabel valve timing-

intelligent) merupakan serangkai perantiuntuk mengontrol penggerak camshaft yangdiperkenalkan pada tahun 1996. Pada VVT-i ini bagian yang di variasikan adalahtiming (waktu buka-tutup) intake valvedengan merubah atau menggeser posisi

intake camshaft terhadap puli camshaftdrive. Fluida yang digunakan sebagaiactuator untuk menggeser posisi camshaftadalah oli mesin yang diberikan tekanan.

Jadi disini maksudnya puli padaintake camshaft adalah fleksibel, camshaft-nya bisa diputar maju atau mundur.Gunanya untuk menyesuaikan waktubukaan katupan dengan kondisi mesinsehingga bisa didapat torsi optimaldi setiaptingkat kecepatan, sekaligus menghematbahan bakar dan mengurangi emisi gasbuang.

Waktu bukan camshaft bisa berfariasipada rentang 60°, misalnya pada saat start,kondisi mesin dingin dan mesin stasionertanpa beban, timing dimundurkan 30°. Caraini akan menghilangkan overlap yaituperistiwa membukanya katup masuk danbuang secara bersamaan diakhir langkahpembuangan karena katup masuk baru akanmembuka beberapa saat setelah katupbuang menutup penuh. Logikanya, padakondisi ini mesin tak perlu bekerja ekstra.Dengan tertutupnya katup buang, tak adabahan bakar yang keluar saat terhisapkeruang baka.

KESIMPULAN


60

Konsumsi bahan bakar jadi hematdan mesin jadi ramah lingkungan.Sedangkan saat ada beban,timing akanmaju 30 ° . Derajat overlaping akan

meningkat. Tujuannya untuk membantumendorong gas buang serta memanaskancampuran bahan bakar dari udara yangmasuk.berikut tabel dari valve timing.


61

VALVE TIMING STATUSOPERASI

OBJEK EFEK

Saat idling Meniadakanoverlap

Mengurangigas buangyang balik keintake port

o Pembakaranmenjadistabil

o Menambahhemat bahanbakar

Saat bebanringan dansedang

Menambahoverlap

Internal EGRrate bertambah

Mengurangipumping loss

o Menambahhemat bahanbakar

o Mengurangiemisi NosdanMembakarkembali HC

Saat bebanberatkecepatanrendah dansedang

Saat menutupintake valvemaju

Meniadakangas buangyang balik keintake port

Memperbaikivolumetricefficiency

Meningkatkandaya torsi padakecepatanrendah dansedang

Saat bebanberatkecepatantinggi

Saatpenutupanvalve sesuaidengan gayainersial aliranudara yangmasuk

Meningkatkanvolumetricefficiency

Meningkatkandayapengeluaran


62

Untuk mewujudkannya, ada VVT-icontroller pada timing gear di intakecamshaft. Alat ini terdiri atas housing(rumah), kemudian didalamnya adaruangan oli untuk menggerakkan Vane ataubaling-baling yang terhubung dengancamshaft. Didalamnya terdapat di jalur olidi dalam rumah VVT-i controller. Darijalur oli yang berbeda inilah, vane akanmengatur bukaan katup.

Posisi advance timing (maju) didapatbelakang masing-masing bilah vane,sehingga posisi timing pun ikut maju 30

derajat. Tekanan olinya sendiri disediakanoleh camshaft timing oli control valve yangdiatur ECU (electrinik control unit) mesin.

Kebalikannya, untuk kondisi retard(mundur), ruang didepan mundur.Sedangkan kalau dibutuhkan pada kondisistandard, ada pin yang akan mengunciposisi vane tetap ada ditengah.

Dari semua paparan diatas tujuannyaCuma satu, yaitu mendapatkan power dantorsi yang optimal disemua kondisi danbeban kerja dengan tetap irit bahan baka


63

2. ECU (Elektronik Control Sensor)ECU merupakan perangkat yang

bertugas menerima masukan dari sensoryang kemudian dikalkulasi untuk mencarioptinum dan memberi perintah ke aktuatoruntuk melakukan fungsinya. Misalkanmemerintahkan injektor menyemprotkanbahan bakar ataumemerintahkan ignitioncoil untuk melepaskan tegangan tinggikebus sehingga akan timbul bunga api.Jadi, akuartor berfungsi sebagaikancungnya ECU sehingga mesin bekerjadalam kondisi optimalnya.

Guna mengetahui beberapa bahanbakar yang harus disemprot dan berapaderajat sebelum titik mati atas busi harusdinyalakan, ECU dilengkapi database yanglazim dengan engine mapping. ECU selalumembandingkan hasil masukan sensordengan engine mapping guna mengetahuiapa yang harus diperintahkan kepadaaktuator.

3. Camshaft position sensorCamshaft merupakan alat yang

digunakan dalam mesin torak untukmenjalankan valve. Dia terdiri dari

batangan silinder. Camshaft membukakatup dengan menekannya, atau denganmekanisme bantuan lainnya, ketika merekaberputar.

Camshaft position sensor (CPS)berguna untuk mengetahui kedudukancamshaft. Jika ada perubahan beban mesinatau perubahan putaran mesin yangsemuanya diolah oleh ECU dan dihitunguntuk mendapatkan sebesar mungkinefesiensi volumetrik, dari perhitungan ECUini didapatlah kedudukan camshaft yangharus diubah. ECU ini akan memerintahkanmodule VVT-i untuk merubah kedudukancamshaft.

Setelah module VVT-i menerimaperintah dari ECU untuk mengubahkedudukan camshsft, maka module VVT-iakan mengirimkan signal ke OCV (oilcontrol valve) untuk mengatur “tekananoli” yang akan diteruskan ke sprocket.Dengan adanya perubahan tekanan oli yangdilakukan oleh OVC ini yang sampai kesprocket, maka sprocket akan berubahposisinya. Karena sprocket itu menjadi satunama camshsft, maka camshaft akan


64

berubah posisinya sesuai yang diinginkanoleh ECU.

Kedudukan camshaft yang baru inidideteksi oleh CPS dan signalnyadikirimkan ke ECU sebagai updateposisi/kedudukan camshaft ini akanmenentukan timing dari valve, begituseterusnya

4. Camshaft Timing Oli Control ValveCamshaft Timing Ori Contror Vorve

mengendalikan posisi spool valveberdasarkan sinyal yang dikirim ECUhingga mengalokasikan tekanan oli keVVT-i controller untuk sisi maju dan sisimundur. Ketika masih berhenti,CamshaftTiming Oli Control Valve berada dalam sisimundur.

5. Crankshaft Position SensorSensor ini memberikan ECU kecepatan

putaran mesi dengan tepat. Pada sistempenyemprotan bahan bakar, sensor ini jugamemberitahu ECU waktu yang tepat untukmenyemprotkan bahan bakar yangkemudian diteruskan ke fuel injector.

6. Catalytic ConverterCatalytic Converter merupakan

salahsatu inovasi terbesar di industriotomotif . pasalnya, piranti ini mampu

mengubah zat-zat hasil pembakaran seperti,hidrokarbon (HC), karbondioksida (CO),dan Nox, menjadi zat yang lebih ramahlingkungan. Catalytic Converter punyaumur, yang ila tiba-tiba waktunya harusdiganti. Indikasinya, bila tercium bau mesindaru ujung knalpot meskipun mesinbergerak halus dan efisien.karena harganyamahal, maka beri perhatian pada problem-problem yang kecil yang bisa mengurangiusia pakai Catalytic Converter.


65

Catalytic Converter berfungsi untukmenyaring berbagai racun yang diakibatkandari has, pembakaran (CO,HC,No, Ox dantimbal) yang ditimbulkan karena kondisimesin yang tidak sepurna dari pengapian,teknologi kompresi dan kebocoran air dan

oli dari saluran dalam mesin. CatalyticConverter suhu kerja normal 300℃ - 500℃.Penyebab Catalytic Converter kotor adalahpemakaian bensin bertimbal. Karena timbalterbawa gas buang dan nyangkut dalamsarang tawon Catalytic Converter

.


66

Kinerja Catalytic Converter lebihmaksimal datam menangkap racun karenaadanya sensor O2. Kerja sensor O2mengirim data ke ECU untuk mengoreksiO2 yang diterima Catalytic Converter. Jikadata ECU kurang bensin maka ECU akanmemerintahkan injektor menambah debitsemprotnya begitu juga sebaliknya, sampaididapat campuran ideal antara bensin danudara. Catalytic Converter yang kotor jugamenyebabkan kerja sensor oksigen tidakmaksimal, menyebabkan udara dan bensintidak seimbang.

Bentuk Catalytic Converter sebagaitabung yang mirip sarang tawon. Bahannyatersebut dari keramik ataupun metal denganukuran lubang penyaring antara 1 hingga 2mm. Secara umum ada 2jenis Catalytic Converter yang dipakai,jenispellet dan monolithic. Jenis mono lithicmerupakan Catalytic Converter yangbanyak dipakai saat ini, alasannya, jenistersebut memiliki jenis gas buang yangkecil, lebih ringan, cepat panasdibandingkan jenis pellet.

Ada dua tipe dari Catalytic Converteryaitu yaitu 3-way catalyst dan 2-waycatalyst.3-way catalyst digunakan padamesin mobil dan motor yang menggunakanbahan bakar bensin (premium dsb). 3-way catalyst mengandung platinum danrhodium yang mampu mengurangi : CO,HC, Nox. Ada tiga tahap dalam proses iniyaitu: (a) reduksi nitrogen menjadi nitrogendan oksigen: 2Nox O2xO2=N2; (b)oksidasi carbon monoksida

menjadi karbon dioksida : 2CO + O22 CO2 ; dan (c) senyawa Hidrokarbon yangtak terbakar (HC) menjadi karbon dioksidadan air : 2CxOHy + (2X + Y/2) O22xCO2 + yH20.

Reaksi-reaksi diatas akan berjalanefisien apabila mesin berjalan denganperbandingan 74,7 bagian udara dengan, 1bagian bahan bakar.

Sedangkan 2-way catalystmenggunakan material platinum danpaladinum, yang dapat mengrangi CO danHC. Karena pada daur mesin diesel tidakdihasilkan Nitrogen Oksida (Nox), makadaur yang terjadi hanyalah daur nomor 2dan 3 saja.

Catalytic Converter sangat pekaterhadap logam-logam lain yang biasanyaterkandung dalam bensin ataupun solarmisalnya timbal pada premium , belerangpada solar, lalu seng, mangan,fosfor,silicondan sebagainya. Logam-logam tersebutbiasa merusak komponen dari CatalyticConverter. Oleh karena itu teknologi initidak biasa digunakan disemua daerahterutama daerah yang premiumnya belumdiganti dengan premium tanpa timbale.

Catalytic Converter ditempatkandibelakang exhaust manifold atau diantaramuffler dengan header, AlasannyaCatalytic Converter cepat panas ketikamesin dinyalakan. Selain itu sensor biasasegera bekerja untuk menginformasikankebutuhan campuran bahan bakar udarayang tepat ke engine control machine(ECM)’ Peranti Catalytic Converter barubekrja efektif ketika kondisinya panas. Pipabuang adalah pipa baja yang mengalirkangas sisa dan exhaust manifol ke udarabebas. Konstruksinya dibagi menjadibeberapa bagian, yaitu pipa bagian depan,tengah, belakang. Susunan sengaja dibuatdemikian untuk mempermudah saatpenggantian Catalytic Converter ataumufller, tanpa perlu melepas keseluruhankonstruksi sistem pembuangan.

Muffler berfungsi untuk mengurangitekanan dan mendinginkan gas sisa


67

pembakaran. Kalau gas ini langsungdisalurkan keudara luar tanpa muller, gasakan mengembang cepat diiringi dengansuara ledakan yang cukup keras.

4. KESIMPULAN DAN SARAN1. Kesimpulana. Untuk putaran yang sama yaitu 3500

rpm, daya yang dihasilkan teknologiVVT-i sebesar 44,179 kW, sedangkantanpa teknologi VVT-i daya dihasilkansebesar 43,154, sehingga kenaikannya2,32%.

b. Dari hubungan putaran mesin dan dayamesin, bahwa daya meningkat seringdengan bertambahnya putaran mesin.Namun setelah mencapai dayamaksimum pada putaran 6000 rpm,secara perlahan daya-daya menurunwalaupun putaran mesin terusbertambah

c. Untuk putaran yang sama yaitu 3500rpm, konsumsi bahan bakarteknologiVVT-i sebesar 251,5098 gr/kw jam,sedangkan untuk platina konsumsibahan bakarnya sebesar 260,0889gr/kw jam, sehingga penurunan 3,41%.

d. Torsi mesinmeningkat sering dengan bertambahnya putaran mesin,namun setelah mencapai torsimaksimum, secara perlahan torsimenurun walaupun putaran mesin terusbertambah.

e. Adanya perbedaan torsi dan konsumsibahan bakar yang signifikan antaramesin yang berteknologi VVT-idengan mesin platina diputaran 5000rpm.

2. Saran

a. Untuk bahan bakar disarankan untukmemillih bensin tanpa timbal denganangka oktan (research octane number)91 atau lebih tinggi.untuk menghindariadanya kocking.

b. Untuk mobil yang memiliki CatalyticConverter, jangan menghidupkankendaraan dalam kondisi diam lebihdari 20 menit. Jika mesin dihidupkandalam waktu lama pada kondisi diam,kenaikan kondis suhunya akanmelebihi ambang batas aman.Selanjutnya Catalytic Converter akanmembara

REFERENSI

[1]. Wiranto,a., 1982.penggerak mula otorBakar Torak, ITB.

[2]. Wylen, G.,1994.Fundamentars ofclassical thrmodynamics, 4thedition,1994.

[3]. John., H. 1998. Internal combustionEngine Fundamentars. McGraw HillBook Company,Newyork.

[4]. Williard., p. Engineering Fundamentalsof The Internal Combustion Engine,Pretice Hall,new Jersey

[5]. Yunus A.1994. CengelThermodynamics An EnginceringApproch, 2nd Edition.

perbandingan antara mesin bensin yang …

Documents