PERBANDINGAN KINERJA MESIN DATSUN 120 Y DENGAN SISTEM

PENGAPIAN KONVENSIONAL DAN TRANSISTOR CONTROL

IGNITION

SKRIPSI

Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana

Pendidikan Progam Studi Pendidikan Teknik Otomotif

oleh

Diana Amir

5202412067

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2017

ii

iii

PERNYATAAN KEASLIAN

Yang bertanda tanga di bawah ini:

Nama Mahasiswa : Diana Amir

NIM : 5202412067

Progam Studi : Pendidikan Teknik Otomotif S1

Fakultas : Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang

Dengan ini menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Perbandingan Kinerja Mesin

Datsun 120Y dengan Sistem Pengapian Konvensional dan Transistor Control

Ignition” ini merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah diajukan untuk

memperoleh gelar keserjanaan di suatu perguruan tinggi manapun, dan sepanjang

pengetahuan saya dalam skripsi ini 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.

Semarang,

Yang membuat pernyataan

Diana Amir

NIM. 5202412067

iv

ABSTRAK

Amir, Diana, 2017, Perbandingan Kinerja Mesin Datsun 120Y dengan Sistem

Pengapian Konvensional dan Transistor Control Ignition. Skripsi. Jurusan Teknik

Mesin. Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Dr. Dwi Widjanarko,

S.Pd., S.T., M.T. Dr. Hadromi, S.Pd., M.T.

Kata kunci: Sistem Pengapian, Konvensional, Transistor Control Ignition, Daya,

Torsi.

Tujuan penelitian ini ada dua yaitu: 1) membuktikan adanya perbedaan

daya mesin antara sistem pengapian standar dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition, 2) membuktikan adanya perbedaan torsi mesin antara sistem

pengapian standar dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition terhadap

kinerja mesin kendaraan Datsun 120Y.

Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimen. Pengambilan data

dengan metode continous meansurement. Data hasil penelitian akan

didiskripsikan dengan cara menggambarkan data yang telah terkumpul

sebagaimana adanya tanpa bermaksud membuat kesimpulan yang berlaku untuk

umum atau generalisasi. Setelah itu data hasil penelitian di cari rata-rata dan

selanjutnya dibandingkan. Tampilan yang digunakan untuk menggambarkan

keadaan dari hasil penelitian akan dirangkum dalam bentuk tabel. Kemudian

dibuat dalam bentuk grafik untuk pembahasan lebih lanjut.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa Daya mesin Datsun 120Y dengan

sistem pengapian konvensional lebih besar dibandingkan sistem pengapian

transistor control ignition dengan penurunan sebesar 1,5kW atau 5,12 ,

dikarenakan generator pembangkit pulsa yang digunakan tidak sesuai. Hal

tersebut yang menyebabkan arus yang mengalir ke kumparan primer kecil,

sehingga daya yang dihasilkan menurun. Torsi mesin Datsun 120Y juga lebih

besar dibandingkan dengan sistem pengapian transistor control ignition, dengan

penurunan sebesar 4,1Nm atau 4,31 sejalan dengan daya mesin yang menurun,

Sehingga dapat disimpulkan bahwa sistem pengapian konvensional lebih baik

dibandingan sistem pengapian transistor control ignition.

v

PRAKATA

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah

memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan

penelitian skripsi yang berjudul “PERBANDINGAN KINERJA MESIN

DATSUN 120 Y DENGAN SISTEM PENGAPIAN STANDAR DAN

TRANSISTOR CONTROL IGNITION”. Proposal skripsi ini disusun dalam rangka

untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Progam Studi Pendidikan Teknik

Otomotif, Universitas Negeri Semarang.

Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidak akan berjalan sebagaimana

mestinya, tanpa bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak

langsung. Maka dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima

kasih kepada yang terhormat:

1. Dr. Nur Qudus, M.T., dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Rusiyanto, S.Pd. M. T., ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri

Semarang.

3. Dr. Dwi Widjanarko, S.Pd., S.T., M.T, dosen pembimbing satu yang dengan

sabar telah memberikan bimbingan serta arahan dalam melaksanakan

penelitian ini.

4. Dr. Hadromi, S.Pd. M.T., dosen pembimbing dua yang dengan sabar telah

memberikan bimbingan serta arahan dalam melaksanakan penelitian ini.

5. Drs. Suwahyo, M. Pd., dosen penguji yang memberikan bimbingan serta

arahan dalam menyempurnakan penelitian ini.

6. Kedua orang tua yang memberi dukungan baik berupa materi maupun nasehat.

vi

7. Anggota BSO LEKMAPALA semua angkatan yang telah memberikan

pengalaman yang tidak terlupakan dan sangat berharga.

8. Teman-teman Pendidikan Teknik Otomotif 2012.

9. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah

memberikan dukungan dan bantuan, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.

Penulis menyadari penelitian ini masih banyak kekurangan, oleh karena

itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang mambangun dalam perbaikan

penelitian ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya

dan dunia pendidikan pada khususnya.

Semarang, Januari 2017

Penulis

vii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN ............................... Error! Bookmark not defined.

PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................. ii

ABSTRAK ............................................................................................................. iv

PRAKATA .............................................................................................................. v

DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN .............................................................. ix

DAFTAR TABEL ................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi

DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii

BAB I ...................................................................................................................... 1

A. Latar Belakang Masalah ...................................................................................... 1

B. Identifikasi Masalah ............................................................................................. 3

C. Pembatasan Masalah ............................................................................................ 4

D. Rumusan Masalah ................................................................................................ 5

E. Tujuan Penelitian .................................................................................................. 5

F. Manfaat Penelitian................................................................................................ 5

BAB II ..................................................................................................................... 7

A. Kajian Teori .......................................................................................................... 7

1. Motor bensin ............................................................................................. 7

2. Datsun 120 Y ............................................................................................ 8

3. Sistem pengapian konvensional ............................................................... 8

4. Transistor Control Ignition ..................................................................... 10

5. Konsep rangkaian yang akan digunakan ................................................ 13

6. Torsi ........................................................................................................ 14

7. Daya ........................................................................................................ 15

B. Kajian Penelitian yang Relevan........................................................................ 15

C. Kerangka Pikir Penelitian .................................................................................. 17

D. Hipotesis .............................................................................................................. 20

viii

BAB III ................................................................................................................. 21

A. Bahan Penelitian ................................................................................................. 21

B. Alat dan Skema Peralatan Penelitian ............................................................... 23

C. Prosedur Penelitian ............................................................................................. 25

1. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ..................................................... 25

2. Proses Penelitian ..................................................................................... 26

3. Tempat Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 29

D. Data Penelitian .................................................................................................... 29

E. Analisis Data ....................................................................................................... 29

BAB IV ................................................................................................................. 31

A. Hasil Penelitian ................................................................................................... 31

B. Pembahasan ......................................................................................................... 34

C. Keterbatasan Penelitian ..................................................................................... 39

BAB V ................................................................................................................... 41

A. Simpulan .............................................................................................................. 41

B. Saran Pemanfaatan Hasil Penelitian ................................................................ 42

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 43

LAMPIRAN-LAMPIRAN .................................................................................... 45

ix

DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN

Simbol Arti

P Daya (Hp)

T Torsi (N.m)

F Gaya (N)

b Jarak benda yang berputar (m)

Ω Satuan tahanan listrik (Ohm)

Singkatan Arti

Hp Satuan daya (hours power)

N.m Satuan torsi (Newton meter)

NPN Transistor atas bahan dasar semikonduktor tipe-N

PNP Transistor atas bahan dasar semikonduktor tipe-P

Rpm Rotasi per menit atau revolusi per menit (digunakan untuk

menyatakan kecepatan rotasi mesin)

TCI Transistor Control Ignition (kontrol sistem pengapian

menggunakan transistor)

x

DAFTAR TABEL Tabel Halaman

2. 1 Datasheet Kemampuan Absolut IRF 460 ............................................. 13

2. 2 Perbedaan Pengapian Konvensional dan Pengapian Elektronik .......... 17

3. 1 Spesifikasi Dynamometer ..................................................................... 23

3. 2 Lembar Data Pengujian Kinerja Mesin Sistem Pengapian

Konvensional dan Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ....... 29

3. 3 Lembar Data Pengujian Kinerja Mesin Sistem Pengapian

Konvensional dan Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ....... 30

4. 1 Hasil Data Pengujian Daya Sistem Pengapian Konvensional dan

Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ..................................... 33

4. 2 Hasil Data Pengujian Torsi Sistem Pengapian Konvensional dan

Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ..................................... 34

4. 3 Perbedaan Sistem Pengapian Konvensional dan Transistor Control

Ignition ................................................................................................. 37

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

2. 1 Grafik Siklus Volume Konstan ........................................................... 7

2. 2 Skema Sistem Pengapian Konvensional ............................................. 9

2. 3 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan .......................... 10

2. 4 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan Transistor dan

Generator Pembangkit Pulsa Modifikasi dari Rangkaian Kristanto 13

2. 5 Skema Pengkuran Torsi .................................................................... 15

2. 6 Diagram Alir Kerangka Berfikir ....................................................... 19

3. 1 Datsun 120 Y B 310 U Tahun 1975 ................................................ 22

3. 2 Transistor Control Ignition .............................................................. 22

3. 3 Pembangkit Pulsa Magnetic ............................................................. 23

3. 4 Posisi Mobil Datsun Terpasang Pada Alat Dynamometer ............... 24

3. 5 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian .............................................. 25

4. 1 Skema Sistem Pengapian dengan Transistor Control Ignition ........ 31

4. 2 Rangkaian Transistor Control Ignition ............................................ 32

4. 3 Grafik Hubungan Daya dan Putaran Mesin Sistem Pengapian

Konvensional dan Transistor Control Ignition ................................ 35

4. 4 Grafik Hubungan Torsi dan Putaran Mesin Sistem Pengapian

Konvensional dan Transistor Control Ignition ................................ 38

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1 Surat Tugas Pembimbing .................................................................. 45

2 Surat Ijin Penelitian ........................................................................... 46

3 Data Pengujian .................................................................................. 47

4 Data Pengujian Sistem Pengapian Konvensional Tahap 1 ............... 48

5 Data Pengujian Sistem Pengapian Konvensional Tahap 2 ............... 49

6 Data Pengujian Sistem Pengapian Transistor Control Ignition

Tahap 1 .............................................................................................. 50

7 Data Pengujian Sistem Pengapian Transistor Control Ignition

Tahap 2 .............................................................................................. 51

8 Prosentase Daya Mesin dengan Sistem Pengapian Konvensional

dan Transistor Control Ignition ........................................................ 52

9 Prosentase Torsi Mesin dengan Sistem Pengapian Konvensional

dan Transistor Control Ignition ........................................................ 53

10 Dokumentasi Penelitian .................................................................... 54

1

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang Masalah

Manusia dalam melakukan aktivitas sehari-hari, tidak terlepas dengan

adanya transportasi. Transportasi utama yang sering digunakan merupakan

tranportasi darat. Seiring dengan banyaknya aktivitas yang dikerjakan oleh

manusia, maka banyak penggunaan mesin-mesin moderen beroda empat.

Kendaraan ini berfungsi sebagai mobilitas cepat dan mudah dalam menggapai

tujuan dari sipengguna tersebut. Kendaraan merupakan salah satu ilmu

perkembangan teknologi di bidang otomotif.

Data Korps Lalu Lintas Kepolisian Negara Republik Indonesia mencatat,

jumlah kendaraan yang masih beroperasi di seluruh Indonesia pada 2013

mencapai 104,211 juta unit, naik 11 persen dari tahun sebelumnya (2012) yang

cuma 94,299 juta unit (Kurniawan, 2016:1). Berdasarkan data tersebut

menunjukkan bahwa kebutuhan alat transportasi sangat besar bagi masyarakat

Indonesia dijaman ini. Oleh sebab itu diperlukan perkembangan teknologi

khususnya di bidang otomotif untuk mengimbangi tingkat kebutuhan kendaraan

bagi masyarakat.

Kusminingrum dan Gunawan (2008:1) menyatakan bahwa:”Transportasi

di kota-kota besar merupakan sumber pencemaran udara yang terbesar, dimana

70% pencemaran udara diperkotaan disebabkan oleh aktivitas kendaraan

bermotor. Parameter polusi pencemaran udara seperti karbondioksida (CO)…dan

partikel (SPM10) dapat menimbulkan pemanasan global”. Gas buang berbahaya

yang terdapat pada kendaraan bisa terjadi akibat pembakaran dalam mesin yang

2

tidak sempurna. Mesin dengan bahan bakar bensin setiap saat memerlukan

percikan api agar bisa terjadi pembakaran di dalam silinder serta harus sesuai

dengan aturan urutan pembakaran dalam silinder. Apabila pembakaran yang

terjadi di dalam ruang bakar tidak sempurna selain menimbulkan gas buang yang

tidak ramah lingkungan yaitu performa mesin tidak optimal. Oleh sebab itu sistem

pengapian sangat berperan penting dalam hal ini. Meskipun sudah banyak ditemui

sistem pengapian secara elektronik pada mesin saat ini, tetapi masih banyak orang

yang memiliki kendaraan klasik dengan mesin yang masih menggunakan sistem

pengapian konvensional. Bukti bahwa kendaraan klasik tidak tergerus dengan

kemajuan teknologi dibidang otomotif yaitu adanya komunitas “Nissan Datsun

Club Indonesia (NDCI) yang diresmikan tahun 2005” (NDCI, tanpa tahun).

Kekurangan yang terdapat pada sistem pengapian konvensional yaitu

berkurangnya tegangan tinggi yang dihasilkan koil pada putaran rendah dan

perubahan saat pengapian cepat sekali (Boentarto, 1993: 30). Akibatnya tegangan

tinggi yang dihasilkan oleh kumparan sekunder koil menjadi turun. Karena itu

perlu adanya modifikasi pada sistem pengapian konvensional sehingga dapat

memperoleh kinerja mesin yang optimal. Salah satu upaya untuk mengoptimalkan

kinerja mesin yang masih menggunakan sistem pengapian konvensional yaitu

dengan menambahkan modul pengapian berupa transistor control ignition dan

mengganti kontak pemutus dengan generator pulsa.

Hasil penelitian yang dilakukan oleh Sumarauw (2012: 65) menunjukan

bahwa transistor bekerja mengirim dan menerima sinyal pengapian menjadi lebih

tepat dan menghasilkan daya yang efektif. Sudut dwell yang semakin besar

menghasilkan pengapian dan daya yang maksimal besar karena persentase arus

3

primer yang mengalir semakin lama. Daya motor semakin meningkat dengan

meningkatnya putaran mesin karena banyaknya langkah kerja yang dilakukan oleh

torak dalam waktu yang sama tetapi berbalik dengan waktu sudut dwell.

Berdasarkan data tersebut menunjukkan bahwa sistem pengapian

elektronik dengan menggunakan transistor lebih optimal dibandingkan sistem

pengapian konvensionasl. Aliran arus dari rangkaian primer tidak langsung

dihubungkan dan diputuskan oleh kontak pemutus, melainkan perannya diambil

alih oleh transistor, distributor didalamnya juga mempunyai rotor generator pulsa

yang berputar didalam suatu magnet permanen sehingga disebut transistor control

ignition. Pada saat transistor control ignition di pasangkan pada sistem ini, tidak

lagi menggunakan platina, karena peran platina sudah digantikan oleh transistor,

sehingga didapat performa mesin yang maksimal. Selanjutnya pada kendaraan

DATSUN 120Y di pasang transistor control ignition, karena sebelumnya belum

pernah diberikan jadi percobaan ini diharapkan memperoleh hasil yang sama

dengan data yang sudah ada berupa pada mesin Toyota Kijang seri 4K, 5K dan

seri 7K.

B. Identifikasi Masalah

Penelitian ini dilakukan berdasarkan beberapa masalah yang timbul sistem

pengapian konvensional, diantaranya:

1. Bertambahnya pengguna mobil yang sebanding dengan bertambahnya limbah

gas berupa hasil sisa pembakaran pada kendaraan. Pembakaran yang tidak

sempurna bisa mengahasilkan limbah gas yang berbahaya.

2. Masih banyak para pemilik mobil klasik yang menggunakan sistem pengapian

4

konvensional, yang memungkinkan terjadi pembakaran yang tidak sempurna

dalam ruang bakar.

3. Pada sistem pengapian konvensional terdapat besarnya arus dan tegangan yang

terjadi pada kumparan primer, mengakibatkan loncatan bunga api pada kontak

pemutus. Hal tersebut menyebabkan permukaan kontak pemutus mudah

terbakar dan mengalami keausan. Komponen yang cepat aus, mengharuskan

pemilik mobil melakukan pergantian dengan cepat, sehingga biaya perawatan

kendaraan bertambah.

4. Perlakuan yang dilakukan pada kendaraan Datsun 120Y berupa penambahan

transistor control ignition sebelumnya belum pernah dilakukan, tetapi

berdasarkan data dari Toyota Kijang seri 4K, 5K dan 7K yang diperoleh dari

penelitian yang dilakukan pada kendaraan dengan sistem pengapian yang sama

yaitu masih menggunakan platina, menunjukkan adanya kenaikan daya dan

torsi mesin. Berdasarkan data tersebut dapat dipastikan bahwa kendaraan

Datsun 120Y yang nantinya ditambah transistor control ignition juga akan

mengalami kenaikan kinerja mesin berupa torsi dan daya mesin.

C. Pembatasan Masalah

Berdasarkan beberapa masalah yang teridentifikasi, inti dari permasalahan

tersebut terletak pada sistem pengapian. Pada penelitian ini akan dilakukan

penambahan transistor pada sistem pengapian. Transistor tersebut akan diletakkan

di samping koil. Kemudian dilakukan pengukuran untuk menentukan

perbandingan antara sistem pengapian sebelum dan sesudah terpasang transistor

control ignition. Pengukuran ini hanya berkisar pada bagian tertentu saja. Bagian

5

yang diukur pada penelitian ini yaitu kinerja mesin yang berupa daya dan torsi

mesin.

D. Rumusan Masalah 1. Seberapa besar daya mesin sistem pegapian Transistor Control Ignition

dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun 120Y?

2. Seberapa besar torsi mesin sistem pegapian Transistor Control Ignition

dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun 120Y?

E. Tujuan Penelitian

Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan dari penelitian ini dapat

dirumuskan sebagai berikut:

1. Membuktikan adanya perbedaan daya mesin antara sistem pengapian

konvensional dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition terhadap

kinerja mesin kendaraan Datsun 120Y..

2. Membuktikan adanya perbedaan torsi mesin antara sistem pengapian

konvensional dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition terhadap

kinerja mesin kendaraan Datsun 120Y.

F. Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:

1. Manfaat teoritis

Sistem pengapian dengan menggunakan transistor control ignition,

menghemat biaya dalam perawatan kendaraan, karena platina tidak mudah cepat

6

aus dan output yang dihasilkan koil lebih maksimal, sehingga performa mesin

lebih maksimal.

2. Manfaat praktis

Apabila penelitian ini meperoleh hasil sesuai dengan tujuan penelitian,

maka harapannya akan memberikan manfaat praktis bagi pihak yang terkait,

seperti:

a) Bagi masyarakat

Masyarakat yang masih memiliki kendaraan tipe lama tidak perlu

mengkhawatirkan mengenai permasalahan daya dan torsi kendaraan, karena

dengan menambahkan transistor control ignition, kinerja mesin lebih baik serta

mengurangi biaya perawatan karena komponen pada sistem pengapian tidak cepat

aus.

b) Bagi lembaga

Sebagai referensi dalam mengembangan sistem pengapian pada kendaraan

keluaran tipe lama.

c) Bagi mahasiswa

Sebagai motivasi untuk mengembangkan teknologi yang sudah ada dengan

memberikan inovasi baru yang bertujuan untuk mengoptimalkan kemampuan.

7

BAB II

KAJIAN PUSTAKA

A. Kajian Teori 1. Motor bensin

Motor bakar adalah suatu mesin yang mengkonversi energi dari energi

kimia yang terkandung pada bahan bakar menjadi energi mekanik pada poros

motor bakar. Jadi daya yang berguna akan langsung dimanfaatkan sebagai

penggerak adalah daya pada poros. Proses perubahan energi dari mulai proses

pembakaran sampai menghasilkan daya pada poros motor bakar melewati

beberapa tahapan dan tidak mungkin perubahan energinya 100% (Raharjo dan

Karnowo, 2008: 93). Motor bensin merupakan jenis motor bakar yang bekerja

berdasarkan siklus volume konstan.

Gambar 2. 1 Grafik Siklus Volume Konstan

(Heywood, 1988: 163) Gambar 2.1 menjelaskan saat pembakaran (pemasukan kalor) dan pengeluaran

kalor terjadi pada volume konstans. Siklus udara volume konstan ini adalah

siklus untuk mesin otto. Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus

ledakan (explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat

Keterangan:

P = pressure

V = volume 1-2 = proses kompresi

2-3 = proses pemasukan kalor

3-4 = proses ekspansi

4-5 = proses pembuangan kalor

5-6 = proses pembuangan gas

buang

8

cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan secara tiba-tiba (Raharjo dan

Karnowo, 2008: 82).

2. Datsun 120 Y

Datsun 120 Y merupakan kendaraan yang nanti digunakan sebagai objek

penelitian. Kendaraan ini dibuat pada tahun 1975 dengan bodi kontruksi

Monoque. Daya maksimum sebesar 69Dk atau 6000rpm, dengan torsi maksimum

9,7 kg.m atau 4000rpm ( Anonim, 1979: 13).

3. Sistem pengapian konvensional

Sistem pengapian konvensional atau biasanya disebut dengan sistem

pengapian baterai menggunakan kontak pemutus (platina), dimana baterai akan

mensuplai arus yang diperlukan kumparan primer. Kristanto (2015: 175)

menyatakan: “Sistem pengapian pada dasarnya beroperasi untuk meningkatkan

tegangan nominal baterai (12 volt) menjadi 20-40 kilovolt atau lebih dengan

menggunakan koil pengapian (ignition coil) dan selanjutnya mendistribusikan

tegangan tinggi tersebut ke masing-masing busi (sesuai urutan penyalaannya)

melalui distributor dan kabel tegangan tinggi”.

Cara kerja sistem pengapian konvensional yaitu ketika saklar pada posisi

on, lalu platina dalam keadaan tertutup arus listrik dari baterai menuju kumparan

primer koil pengapian, sehingga terjadi medan magnet. Apabila platina atau

kontak pemutus sudah kembali membuka akibat gerakan putar dari rotor (cam),

maka arus primer terputus, medan magnet akan melemah. Akibat yang timbul dari

medan magnet yang melemah, arus tegangan tinggi diinduksikan pada kumparan

sekunder. Banyaknya lilitan yang terdapat pada kumparan sekunder dapat

9

menghasilkan tegangan mencapai 28.000-30.000 volt. Selanjutnya tegangan

tersebut didistribusikan melalui kabel tegangan tinggi, kabel tersebut

mengirimkan arus ke masing-masing busi, sesuai urutan penyalaan mesin. Busi

yang mendapatkan arus tegangan tinggi akan mengalami loncatan bunga api

listrik, yang digunakan untuk pembakaran di dalam ruang bakar (Kristanto, 2015:

184-185).

Gambar 2. 2 Skema Sistem Pengapian Konvensional

(Heywood, 1988: 438)

Bagian-bagian yang penting dari sistem pengapian baterai (Toyota, tanpa

tahun: 164) yaitu :

a) baterai berfungsi sebagai sumber tenaga untuk arus listrik yang mengalir pada

kumparan primer,

b) koil pengapian, dengan mengalirkan arus listrik ke dalam kumparan primer

dalam koil, timbullah tegangan listrik yang tinggi pada kumparan sekunder,

sehingga cukup kuat untuk memungkinkan loncatan api,

c) busi, apabila terjadi perbedaan tegangan yang tinggi pada elektroda- elektroda

busi, maka terjadi loncatan bunga api pada gab busi, sehingga terjadi

pembakaran pada ruang bakar,

10

d) kunci kontak berfungsi untuk mempermudah menghidupkan dan mematikan

mesin.

4. Transistor Control Ignition

Transistor Control Ignition merupaka sistem pengapian elektrik karena

platina sudah ditiadakan melainkan perannya diganti dengan transistor. Prinsip

kerja dari transistor control ignition nantinya seperti modul pengapian yang

terdapat pada gambar 2.3, dimana generator pulsa menginduksikan arus elektrik

dalam suatu pickup coil yang mengalir melalui suatu modul pengapian. Ketika

arus diinduksikan di dalam pickup coil, arus dari lilitan primer di dalam koil

mengalir sepanjang modul pengapian dan ground. Hal ini pada gilirannya

menyebabkan suatu medan magnet terbentuk di sekitar lilitan sekunder koil. Arus

tegangan tinggi yang dihasilkan dari lilitan tersebut diperlukan untuk melompati

gap busi, sehingga timbul yang namanya percikan bunga api pada busi (Kristanto,

2015: 189-190).

Gambar 2. 3 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan Transistor dan

Generator Pembangkit Pulsa (Kristanto, 2015: 190)

11

Pada dasarnya sistem pengapian elektronik memanfaatkan transistor untuk

memutuskan dan mengalirkan arus primer koil, sedangkan pada sistem pengapian

konvensional dalam memutuskan dan mengalirkan arus secara mekanis dengan

membuka dan menutupnya kontak pemutus.

Berikut ini adalah komponen utama pembentuk transistor control ignition:

a) Resistor

Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk

membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan

namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon….

Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan

simbol Ω (Omega) (Zam, 2002: 19).

b) Transistor

Transistor berasal dari kata Transferable Resistor, yaitu resistor yang

resistansinya dapat dipindahkan. Bahan pembentuk transistor terdiri atas lapisan

tipis semikonduktor jenis P atau jenis N, yang masing-masing dilapisi dengan

semikonduktor jenis lain (Rahman, 2006: 92). Transistor merupakan dioda dengan

dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun

NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base, dan kolektor

(Zam, 2002: 31). Kerja transistor berdasarkan kepekaan arus yang dihasilkan oleh

emitor (pengeluar) oleh beda tegangan antara emitor dan basis (tumpuan). Jika

tegangan emitor naik sedikit sehingga beda tegangan antara basis emitor naik

sedikit, arus yang dikeluarkan oleh emitor akan berubah banyak. Arus ini

dikumpulkan oleh kolektor yang diberi panjar mundur oleh Vcc sehingga arus tak

dapat membalik dari kolektor ke basis (Sutrisno, 1986: 120).

12

c) IRF 460

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah

suatu transistor efek medan dengan pintu yang diberi lapisan oksida silicon tipis

yang bersifat isolator, dengan adanya lapisan oksida ini hambatan masukan

MOSFET menjadi lebih besar (Sutrisno, 1986: 182). Ada dua macam MOSFET

yaitu tipe MOSFET pertambahan (enhancement) dan MOSFET perkurangan

(depletion), yang akan dipergunakan dalam rangkaian ini adalah tipe enhancement

(Sutrisno, 1986: 183)

Enhancement-mode MOSFET, secara luas digunakan dalam kedua

macam rangkaian baik diskret maupun terpadu. Dalam rangkaian diskret

kegunaan utama adalah sebagai pensaklaran daya, yang berarti mengubah arus

besar menjadi hidup dan mati, sedangkan dalam rangkaian terpadu, kegunaan

utamanya adalah dalam pensaklaran digital, proses dasar di belakang computer

modern (Malvino, 2003:471).

Enhancement-mode MOSFET yang digunakan pada rangkaian transistor

control ignition adalah HEXFET dengan nomor bagian IRF 460. HEXFET ini

memiliki tegangan kontrol, kecepatan peralihan, kemudahan parelisasi, dan

stabilitas suhu parameter listrik. Produk ini cocok untuk aplikasi seperti switching

pasokan listrik, kontrol motorik, inverter, helikopter, audio amplifier, sirkuit pulsa

energi tinggi. IRF 460 memilki tegangan sebesar 500 volt dengan hambatan

sebesar 0,27 ohm (International Rectifier, 2014: 1). IRF 460 juga disebut dengan

nama IRFP 460. Spesifikasi IRF 460 dapat dilihat pada tabel 2.1 berupa

datasheet kemampuan absolut IRF 460.

13

Tabel 2. 1 Datasheet Kemampuan Absolut IRF 460

VDSS Drain-source voltage 500 Volt

ID Countinous drain current 21 Ampere

IDM Pulsed drain current 1 84 Ampere

VGS Gate source voltage ± 20 Volt

PD Total power dissipation @ Tcase

= 250

C

300 W

Derate linearly 2,4 W/0C

TJ, TSTG Operating and storage temperature range

-55 to 150 0C

TL Lead temperature: 0,63’’from case for 10 sec

300 0C

(Semelab, tanpa tahun: 1)

Keuntungan sistem pengapian elektronik (Heywood, 1988: 440) yaitu:

a) mengurangi kebutuhan perawatan sistem pengapian

b) memperpanjang usia pakai busi

c) meningkatkan pengapian ketika campuran bahan bakar yang miskin dan lemah

d) meningkatkan keandalan dan usia pakai koil dalam menyediakan tegangan

keluaran lebih tinggi, dimana menggunakan pencetus elektronik untuk

memelihara waktu pengapian yang diperlukan tanpa penyetelan.

5. Konsep rangkaian yang akan digunakan

Gambar 2. 4 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan Transistor dan

Generator Pembangkit Pulsa Modifikasi dari Rangkaian Kristanto

14

Prinsip kerja dari rangkaian 2.4 masih sama dengan yang dibuat oleh

Kristanto, dimana generator pulsa menginduksikan arus elektrik dalam suatu

pickup coil yang mengalir melalui suatu modul pengapian. Ketika arus

diinduksikan di dalam pickup coil, arus dari lilitan primer di dalam koil mengalir

sepanjang modul pengapian dan ground. Hal ini pada gilirannya menyebabkan

suatu medan magnet terbentuk di sekitar lilitan sekunder koil. Arus tegangan

tinggi yang dihasilkan dari lilitan tersebut diperlukan untuk melompati gap busi,

sehingga timbul percikan bunga api pada busi. Tetapi yang membedakan adalah

adanya penambahan resistor sebelum arus memasuki rangkaian tingkat pengerak,

penambahan ini diperuntukkan untuk pengaman, selanjutnya pada rangkaian

tingkat pengubah keluaran yang tadinya menggunakan dua transistor NPN diganti

mengunakan mosfet dengan jenis IRF 460, karena dianggap rentan terhadap

tegangan tinggi. Kenapa memilih IRF 460, disebabkan secara segi kemampuan

lebih baik (dapat dilihat pada tabel 2.1), sehingga tegangan keluaran yang

dihasilkan lebih tinggi. Platina atau kontak pemutus yang terletak di distributor

diganti dengan pembangkit pulsa magnetik.

6. Torsi

Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi

adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan

untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada

porosnya. Adapun perumusan dari torsi adalah sebagai berikut (Raharjo dan

Karnowo, 2008: 98).

……………………………………………………………….(2.1)

dengan T = Torsi benda yang berputar (N.m)

15

F = gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)

b = jarak benda ke pusat rotasi (m)

Gambar 2. 5 Skema Pengkuran Torsi

(Raharjo dan Karnowo, 2008: 98)

7. Daya

Daya merupakan besarnya kerja motor selama waktu tertentu. Satuan daya

ditetapkan dalam kilowatt, untuk menghitung besarnya daya, hal yang harus

diketahui adalah tekanan rata-rata dalam silinder selama langkah kerja. Besarnya

tekanan rata-rata motor bensin empat langkah yaitu 6-9 MPa (Arends dan

Barenschot, 1980: 18). Pada motor bakar daya yang dihasilkan dari proses

pembakaran dapat dihitung dengan rumus berikut ini (Heywood, 1988: 46):

………………………………………………………….... (2.2)

dimana N merupakan kecepatan putar dari cranksaft, rumus dalam S.I adalah:

…………………………….. (2.3)

sedangkan rumus dalam U.S adalah:

…………..………………………….. (2.4)

B. Kajian Penelitian yang Relevan

Hasil penelitian pada kendaraan Toyota Kijang seri 7K yang dilakukan

Fadoli dkk (2012: 7) menunjukkan pada sistem pengapian standar daya pada

putaran mesin 1000 rpm yaitu 14,54 kW, sedangkan pada sistem pengapian yang

16

menggunakan booster (memperbesar pengapian menggunakan arus DC atau aki)

pada putaram mesin 1000 rpm daya yang dihasilkan sebesar 14,64 kw, lebih besar

0,10 kw dari sistem pengapian konvensional. Data tersebut menunjukkan bahwa

sistem pengapian konvensional masih belum optimal dalam menghasilkan

pembakaran sempurna atau hampir mendekati sempurna. Oleh karena itu sistem

pengapian standar perlu diperbaiki salah satunya perlu adanya penambahan

transistor control ignition.

Penelitian yang dilakukan oleh Susanto (2007) dengan membandingkan

sistem pengapian platina dan sistem pengapian elektronik yang menggunakan

TCI-I pada kendaraan Toyota Kijang seri 4K menghasilkan kinerja motor untuk

torsi platina pada putaran rendah lebih tinggi dibanding TCI-I, tetapi untuk

putaran tinggi lebih baik menggunakan pengapian TCI-I, sedangkan untuk daya

rata-rata pada putaran 1000-3000 rpm sama untuk pemakaian bahan bakar, pada

putaran tersebut lebih efisien menggunakan TCI-I, begitu juga gas buang yang

dihasilkan pengapian elektronik TCI-I lebih efisien daripada menggunakan

platina.

Pada penelitian yang dilakukan oleh Sumarauw (2012: 64) dengan

modifikasi sistem pengapian konvensional menjadi sistem pengapian elektronik

menyatakan bahwa sistem pengapian konvensional hambatan koil sebesar 3 ohm,

hal ini menyebabkan panas yang terjadi pada koil sangat tinggi, bisa

menyebabkan koil rusak atau terbakar, sehingga pengapian tidak ada, sedangkan

pada pengapian elektronik hambatan koil hanya 0,8-1,2 ohm hal ini berarti panas

koil lebih rendah, koil aman sehingga pengapian akan lebih mendekati sempurna

Hasil penelitian yang terdapat pada tabel 2.2 menunjukkan sistem pengapian

17

elektronik lebih baik dari besarnya arus dan tegangan, sudut dwell hingga dalam

segi perawatan dibandingkan sistem pengapian konvensional. Kesimpulan yang

dapat diambil bahwa sistem pengapian transistor control ignition lebih baik.

Tabel 2. 2 Perbedaan Pengapian Konvensional dan Pengapian Elektronik

No Item Pengapian

konvensional

Pengapian

elektronik

1 Hambatan koil 1,5 Ω dengan ballast

3 Ω tanpa ballast

0,8-1,2 Ω

2 Arus primer 3-4 A 6-8 A

3 Pemutus arus primer Kontak pemutus Transistor

4 kondensator Menggunakan Tidak menggunakan

5 Pengatur timing Sentrifugal dan

advancer vakum

ECU

6 Menentukan timing Poros nok dan tumit

ebonite

Pengirim orsinyal

7 Pembagi tegangan Distributor Distributor

8 Tegangan induksi

sekunder

15-20 kV 25-30 kV

9 Sudut Dwell 60%xsudut pengapian 20-80%x sudut

pengapian

10 Perawatan Rutin Berkala

(Sumarauw, 2012: 63)

C. Kerangka Pikir Penelitian

Sistem pengapian konvensional, belum optimal dalam menghasilkan

percikan bunga api di ruang pembakaran. Berdasarkan beberapa penelitian yang

sudah dijelaskan di sub bab penelitian yang relevan menunjukkan sistem

pengapian dengan transistor control ignition lebih baik dibandingan dengan

sistem pengapian konvensional. Adanya transistor pada sistem pegapian,

menjadikan platina tidak mudah aus karena tidak terdapat percikan bunga api pada

platina saat penyalaan koil. Berdasarkan beberapa keuntungan yang ditawarkan

oleh transistor control ignition seperti pada kendaraan Toyota Kijang seri 4K,

5K, dan Toyota Kijang 7K, maka dilakukannya percobaan pada kendaraan

18

Datsun 120Y, dengan angggapan mampu memberikan hasil yang optimal, seperti

percobaan pada kendaraan Toyota Kijang seri 4K, 5K, dan 7K.

Oleh sebab itu, hal pertama yang dilakukan adalah melakukan analisis

daya dan torsi kendaraan Datsun 120Y dengan fokus permasalahan terletak pada

sistem pengapian. kemudian dilakukan pengujian terhadap sistem pengapian

konvensional dan sistem pengapian transistor control ignition. Pengujian

dilakukan dengan menggunakan alat dynamometer dan metode yang digunakan

adalah countinous meansurent atau secara terus menerus. Hasil pengujian dari

kedua sistem pengapian tersebut selanjutnya dibandingkan untuk membuktikan

bahwa adanya perbedaan kinerja mesin yang berupa daya dan torsi. Kemudian

hasil pengujian dianalisis sebagaimana mestinya tanpa bermaksud membuat

kesimpulan yang berlaku untuk umum. Hasil analisis tersebut disimpulkan, dari

kesimpulan berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, sehingga mampu

memberikan saran yang bermanfaat bagi masyarakat umum. Penjelasan sederhana

mengenai kerangka pikir dari penelitian ini dapat dilihat pada diagram alir pada

gambar 2.6.

19

Gambar 2. 6 Diagram Alir Kerangka Berfikir

Sistem pengapian

Sistem pengapian

konvensional

Sistem pengapian TCI

(Transistor Control Ignition)

a. Besarnya arus dan

tegangan pada kumparan

primer, berakibat

timbulnya loncatan bunga

api pada platina

b. Permukaan platina mudah

terbakar dan aus.

c. Daya dan torsi mesin

kurang optimal.

Pengamatan

Pengujian daya dan torsi mesin

Hasil pengujian

Analisis data (daya dan torsi)

Pengujian ulang terhadap daya

dan torsi

Hasil pengujian

Membandingkan data hasil

pengujian

Analisis daya dan torsi

kendaraan Datsun 120Y

Kesimpulan dan saran

20

D. Hipotesis

Berdasarkan rumusan masalah yang ada, maka dapat dikemukakan

hipotesis sebagai berikut:

1. Daya mesin sistem pegapian menggunakan Transistor Control Ignition lebih

baik dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun

120Y.

2. Torsi mesin sistem pegapian menggunakan Transistor Control Ignition lebih

baik dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun

120Y.

43

BAB V

PENUTUP

A. Simpulan

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulan

beberapa hal sebagai berikut:

1. Adanya perbedaan daya mesin Datsun 120Y dengan sistem pengapian

konvensional dan sistem pengapian transistor control ignition. Perbedaan

berupa penurunan sebesar 1,5kW atau 5,12 pada saat menggunakan sistem

pengapian transistor control ignition. Penyebab penurunan daya adalah

hambatan beban generator pembangkit pulsa yang besar (5,24Ω), akibatnya

arus yang ke kumparan primer kecil (2,29A). Hal tersebut yang menyebabkan

daya yang dihasilkan menurun, sehingga dapat disimpulkan bahwa daya

mesin Datsun 120Y lebih baik pada saat sistem pengapian konvensional

dibandingan menggunakan sistem pengapian transistor control ignition.

2. Adanya perbedaan torsi mesin Datsun 120Y dengan sistem pengapian

konvensional dan sistem pengapian transistor control ignition. Perbedaanya

adalah terjadi penurunan sebesar 4,1Nm atau 4,31 pada saat menggunakan

sistem pengapian transistor control ignition. Sesuai dengan persamaan 2.2

menjelaskan bahwa daya semakin meningkat seiring dengan naiknya kecepatan

putaran crantsaft dan torsi begitu juga sebaliknya, sehingga dapat disimpulkan

bahwa torsi mesin Datsun 120Y lebih baik pada saat sistem pengapian

konvensional dibandingan menggunakan sistem pengapian transistor control

ignition.

42

B. Saran Pemanfaatan Hasil Penelitian

Saran yang diberikan sesuai dengan penelitian perbandingan kinerja mesin

Datsun 120Y dengan sistem pengapian konvensional dan transistor control

ignition yang telah dilakukan adalah:

1. Apabila ingin melakukan modifikasi pada sistem pengapian dengan

menggunakan transistor control ignition, gunakan generator pulsa sesuaikan

dengan modul pengapian yang digunakan untuk kendaraan tersebut. Sehingga

menghasilkan hambatan beban kecil, membuat arus yang masuk ke kumparan

primer besar. Hal ini memungkinkan daya dan torsi yang dihasilkan semakin

besar.

2. Modul pengapian pada penelitian ini menggunakan MOSFET IRFP 460

dengan kemampuan absolut (lihat tabel 2.1), sebaiknya gunakan mosfet

dengan spesifikasi yang lebih tinggi, sehingga kemampuan modul pengapian

semakin lebih baik.

43

DAFTAR PUSTAKA

Anonim. 1979. Laporan Test Datsun 120Y Baru. M&M. November. Hlm. 13

Arends, BPM. dan Barenschot. 1980. Motor Bensin. Terjemahan Umar Sukrisno.

Tanpa tahun. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.

Boentarto. 1993. Cara Pemeriksaan Penyetelan dan Perawatan Kelistrikan Mobil. Yogyakarta: ANDI OFFSET Yogyakarta.

Fadoli, A. A. Mustaqim. dan Zulfah. 2012. Analisa Perbandingan Daya dan Konsumsi Bahan Bakar antara Pengapian Standar dengan Pengapian Menggunakan Booster Pada Mesin Toyota Kijang Seri 7k, online.

Available at http://e-

journal.upstegal.ac.id/index.php/eng/article/viewFile/109/115 [accessed

4/22/2016]. Heywood, J.B. 1988. Internal Combution Engine Fundamentals. USA: McGrow

Hill, Inc.

Indrawan, R. dan Poppy Y. 2014. METODOLOGI PENELITIAN Kuantitatif, Kualitatif, dan Campuran untuk Manajemen, Pembangunan, dan Pendidikan. Bandung: PT. Refika Aditama

International Rectifier. 2014. International Rectifier. Online. Available at

http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf460.pdf [accessed

5/29/2016]. USA: California.

Kristanto, P. 2015. Motor Bakar Torak: Teori dan Aplikasinya. Yogyakarta: CV.

Andi Offset.

Kurniawan, A. 15 April 2014. Populasi Kendaraan Bermotor di Indonesia Tembus

104,2 Juta Unit. Kompas. Hlm 1. Online. Available at

http://otomotif.kompas.com. [accessed 2/23/2016].

Kusminingrum, N. dan Gunawan, G. 2008. Polusi Udara Akibat Aktivitas Kendaraan Bermotor Di Jalan Perkotaan Pulau Jawa Dan Bali. Online.

Available at http://pu.go.id. [accessed 4/15/2016].

Malvino, A. P. 1999. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi 1. Terjemahan Alb. Joko

Santoso. 2003. Jakarta: Salemba Teknika.

NDCI. Online at http://ndci.web.id/ndci/sejarah-ndci [accessed 10/31/2016]

Raharjo, W. D. dan Karnowo. 2008. Mesin Konversi Energi. Semarang:

Universitas Negeri Semarang Press.

44

Rahman, A. 2006. Ketrampilan Elektronika Jilid 1. Jakarta: Ganeca Exact.

Semelab, Plc. Tanpa tahun. N–Channel Enhancement Mode High Voltage Power Mosfets, (online) (http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/view/42068.html), diakses 31 Mei 2016.

Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R & D. Bandung:

ALFABETA, cv.

Sumarauw, H. J. R. 2012. Modifikasi Sistem Pengapian Konvensional menjadi Pengapian Elektronik. 17 (1): 57-63. Online. Available at

http://journal.uny.ac.id. [accessed 3/30/2016].

Sutrisno. 1986. Elektronika: teori dasar dan penerapannya, Jilid 1. Bandung:

Penerbit ITB.

Susanto, A.E. 2007. Analisis Unjuk Kerja Mesin Mobil Toyota Kijang 4K yang Menggunakan Pengapian Platina dan Elektronik Tci-I. online. Available

at

http://eprints.umm.ac.id/8673/1/ANALISA_UNJUK_KERJA_MESIN_

MOBIL_TOYOTA_KIJANGTYPE_4k_yang_MENGGUNAKAN_PEN

GAPIAN_PLATINADAN_ELEKTRONIK_TCI.pdf [accessed

3/3/2016].

Toyota. Tanpa tahun. Dasar-Dasar Automobil. Jakarta: PT. Toyota-Astra Motor.

Toyota. 1994. New Step 2 Training Manual. Jakarta: PT. Toyota-Astra Motor.

Zam, E. Z. 2002. Mudah Menguasai Elektronika. Surabaya: Penerbit Indah

Surabaya.