DAFTAR
ISI
COVER ............................................................................................ 1
HALAMAN PENGESAHAN ........................................................ 2
DAFTAR ISI ................................................................................... 3
BAB I PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang .................................................................... 5
I.2 Permasalahan ...................................................................... 6
I.3 Pembatasan Masalah .......................................................... 6
I.4 Tujuan .................................................................................. 6
I.5 Manfaat ................................................................................ 7
I.6 Sistematika penulisan ........................................................... 7
BAB
II LANDASAN TEORI
II.1 Motor .................................................................................. 8
II.2 Motor Diesel ....................................................................... 8
II.2.1 Tipe mesin diesel ...................................................... 11
II.2.2
Keunggulan dan kelemahan Motor Diesel ............... 11
II.3 Motor
Bakar ....................................................................... 12
II.3.1
Motor pembakaran luar ......................................... 13
II.3.2
Motor pembakaran dalam ...................................... 13
II.3.3
Prinsip Kerja Motor Bakar .................................... 13
II.3.3.1 Motor Bakar Dua Langkah (2 Tak) .............. 14
II.3.3.2 Motor Bakar Empat Langkah (4 Tak) ........... 14
II.3.4
Kelebihan Dan
Kekurangan Motor Bensin .......... 17
II.3.5
Pembakaran ............................................................. 18
II.4 Bahan Bakar ....................................................................... 21
II.4.1 Bahan
Bakar Bensin (Premium) ............................ 22
II.4.2 Syarat-Syarat Bahan Bakar Untuk Motor Bakar
Bensin ........................................................................ 23
II.4.2.1
Volatilitas bahan bakar ................................. 23
II.4.2.2
Angka Oktan ............................................... 23
II.4.2.3
Kesetabilan kimia dan kebersihan bahan
bakar
............................................................ 24
II.5 Daya, Torsi Dan Konsumsi Bahan Bakar......................... 25
II.5.1 Daya
.......................................................................... 25
II.5.2 Torsi
........................................................................... 26
II.5.3 Konsumsi
Bahan Bakar .......................................... 27
BAB
III METODE PELAKSANAAN
III.1
Tempat dan Waktu Pelaksanaan ...................................... 28
III.2
Alat dan Benda Uji ............................................................ 28
III.2.1
Alat Uji .................................................................... 28
III.2.1.1 Generator AC ................................................ 28
III.2.1.2 Amperemeter
................................................. 29
III.2.1.3 Voltmeter
....................................................... 29
III.2.1.4 Tachometer
.................................................... 30
III.2.1.5 Burret
............................................................. 30
III.2.2
Benda Uji ................................................................ 31
III.2.2.1
Motor Bakar ................................................... 31
III.2.2.2
Bahan Habis Pakai ......................................... 31
III.3 Pengujian ........................................................................... 31
III.4 Diagram Alir Pengujian .................................................... 32
III.5 Teknik Pengambilan Data ................................................ 32
BAB IV PENUTUP ........................................................................ 34
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................... 35
BAB
I
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Perkembangan ilmu pengetahuan
dan teknologi dewasa ini sangat pesat, hal ini memberi tanda bahwa semakin
majunya peradaban manusia. Salah satu wujudnya adalah kesibukan manusia yang
kian meningkat, hal inilah yang menuntut para ilmuwan untuk berusaha
menciptakan suatu alat atau mesin yang berfungsi membantu kinerja manusia.
Kendaraan bermotor
merupakan salah satu alat transportasi yang memerlukan mesin sebagai penggerak
mulanya, baik untuk kendaraan roda dua maupun untuk kendaraan roda empat. Motor
bakar merupakan salah satu mesin yang digunakan sebagai penggerak mula-mula
alat transportasi. Motor bakar merupakan suatu mesin konversi energi yang
merubah energi kalor menjadi energi mekanik. Dengan adanya energi kalor sebagai
suatu penghasil tenaga maka sudah semestinya mesin tersebut memerlukan bahan
bakar dan sistem pembakaran yang digunakan sebagai sumber kalor. Motor bakar yang menggunakan bahan bakar
bensin disebut dengan motor bensin dan motor bakar torak yang menggunakan bahan
bakar solar disebut motor diesel.
Motor bensin memperoleh
tenaga dari hasil pembakaran bahan bakar dan udara menghasilkan daya. Pada
sepeda motor sebagian besar masih menggunakan karburator yaitu alat yang
digunakan untuk mencampur antara bahan bakar bensin dan udara supaya menjadi
gas pada motor bensin disebut karburator. (Haryono, 1995)
Dengan teknologi di
bidang otomotif, khususnya kendaraan sepeda motor perkembangannya semakin maju
pesat, contohnya kapasitas mesin ditingkatkan, sistim pengabutan bahan bakar
menggunakan injector serta sistim pengapiannya dikendalikan secara elektronik.
Ini semua diperuntukkan untuk meningkatkan performance
sepeda motor, sehingga performance
sangat penting dalam merancang dan memproduk suatu mesin motor yang mempunyai
kapasitas mesin besar. Data tersebut sangat dibutuhkan karena akan menentukan
unjuk kerja mesin kendaraan tersebut. Pada umumnya data engine performance yang tersedia terbatas pada torsi maksimum dan
daya maksimum.
Penelitian ini
dilakukan dengan menggunakan generator, fungsi Generator sebagai alat yang
dapat memberi pembebanan pada mesin saat mesin melakukan putaran, sehingga
menghasilkan performance mesin yang diuji. Dari penelitian ini ingin diperoleh
karakteriteristik daya, torsi dan konsumsi bahan bakar motor
Berdasar penjelasan di
atas, sepanjang pengetahuan dan kemampuan penulis, maka penulis tertarik dengan
mengambil judul “PENGUJIAN PERFORMANCE MESIN MOTOR BENSIN 4 TAK”
I.2 Permasalahan
Permasalahan yang
diambil dalam laporan Tugas Akhir ini
adalah menentukan berapa besarnya daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar yang
dikeluarkan oleh motor bensin
I.3 Pembatasan Masalah
Untuk menjelaskan ruang
lingkup permasalahan dan perhitungan, maka dalam penulisan laporan Tugas Akhir
ini perlu diadakan batasan-batasan permasalahan, antara lain :
I.3.1 Yang dijadikan mesin atau obyek
permasalahan adalah Motor bensin
I.3.2 Dalam penyusunan laporan ini pembahasan ditekankan
pada :
I.3.2.1 Hubungan
antara putaran terhadap daya
I.3.2.2 Hubungan
antara putaran terhadap torsi
I.3.2.3 Hubungan
antara putaran terhadap konsumsi bahan bakar pada motor bensin
I.4 Tujuan
Tujuan yang ingin
diperoleh dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini adalah untuk
memperoleh menganalisa performance
motor bakar yang meliputi :
I.4.1 Menghitung
daya
I.4.2 Menghitung
torsi
I.4.3 Menghitung
konsumsi bahan bakar
I.5 Manfaat
Manfaat
yang didapat dari hasil pengujian Performance Mesin Motor Bakar ini adalah :
I.5.1 Sebagai
salah satu acuan untuk memodifikasi motor bakar 4 tak
I.5.2 Pengujian
ini dapat dijadikan sebagai sumber informasi tentang tingkat keakuratan dalam
pengukuran daya, torsi dan konsumsi motor bakar.
I.5.3 Menambah
pengalaman dan wawasan tentang pengujian motor bakar sebelum digunakan
I.6 Sistematika penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Dalam bab ini diuraikan tentang latar belakang, permasalahan,
pembatasan masalah, tujuan, manfaat serta sistematika penulisan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Bab ini menjelaskan tentang pengertian umum motor
bakar, prinsip kerja motor bensin 4 tak, pembakaran motor bensin 4 tak serta
rumus perhitung daya, torsi dan konsumsi bahan bakar
BAB III METODE PELAKSANAAN
Metode pelaksanaan menjelaskan tentang tempat dan
waktu pelaksanaan, bahan dan alat uji yang digunakan untuk pengambilan data,
pengujian, diagram alir pengujian, teknik pengambilan data dan analisa data
BAB V PENUTUP
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
BAB
II
LANDASAN
TEORI
II.1
Motor
Motor adalah gabungan dari alat yang
bergerak (dinamis) yang bila bekerja
dapat menimbulkan tenaga atau energi, sedangkan pengertian motor bakar adalah
motor yang sumber tenaganya diperoleh dari hasil pembakaran gas didalam ruang
bakar. Motor bensin sendiri mempunyai pengertian dimana gas pembakarannya berasal
dari campuran antara bensin dan udara dalam suatu perbandingan tertentu,
sehingga gas tersebut terbakar dengan mudah didalam ruang bakar, apabila timbul
loncatan bunga api listrik pada tegangan tinggi pada elektroda busi. Alat yang
digunakan untuk mencampur bensin dan udara supaya menjadi gas pada motor bensin
ini disebut karburator (Haryono G, 1995).
Tenaga yang dihasilkan oleh motor adalah
berasal dari adanya pembakaran gas diruang bakar, oleh karena itu dengan adanya
pembakaran gas tersebut maka menimbulkan suatu panas sehingga dapat
mengakibatkan gas yang telah terbakar mengembang atau ekspansi, karena
pembakaran dan pengembangan gas ini didalam ruang bakar yang sempit dan
tertutup, maka akan menimbulkan sebuah tekanan yang mampu mendorong piston kebawah
dengan kekuatan gas yang terbakar dan mengembang. Piston terdorong kebawah
membawa tenaga yang sangat besar, dan tenaga inilah yang dimaksud dengan tenaga
motor.
II.2 Motor Diesel
Mesin diesel adalah sejenis mesin
pembakaran dalam; lebih
spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi
lain (seperti busi).
Gambar 2.1 Diagram
mesin diesel ideal
Diagram siklus termodinamika sebuah mesin diesel ideal
seperti yang ditunjukkan pada (Gambar 2.1). Urutan kerja mesin diesel berurutan dari nomor 1-4
searah jarum jam. Dalam siklus mesin diesel, pembakaran terjadi dalam tekanan
tetap dan pembuangan terjadi dalam volume tetap. Tenaga yang dihasilkan setiap
siklus ini adalah area di dalam garis siklus.
Ketika udara
dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses pembakaran. Udara
disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston
yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin
bensin. Beberapa saat sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau
BTDC (Before Top Dead Center), bahan bakar diesel
disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan
tinggi melalui nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan
tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan
bahan bakar ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston
mendekati (sangat dekat) TMA untuk menghindari detonasi. Penyemprotan bahan
bakar yang langsung ke ruang bakar di atas piston dinamakan injeksi langsung
(direct injection) sedangkan penyemprotan bahan bakar kedalam ruang khusus yang
berhubungan langsung dengan ruang bakar utama dimana piston berada dinamakan
injeksi tidak langsung (indirect injection).
Ledakan
tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang dengan cepat,
mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft
dan oleh crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga
putar pada ujung poros crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.
Untuk
meningkatkan kemampuan mesin diesel, umumnya ditambahkan komponen :
1. Turbocharger atau supercharger untuk memperbanyak volume udara yang masuk ruang bakar
karena udara yang masuk ruang bakar didorong oleh turbin pada
turbo/supercharger.
2. Intercooler untuk
mendinginkan udara yang akan masuk ruang bakar. Udara yang panas volumenya akan
mengembang begitu juga sebaliknya, maka dengan didinginkan bertujuan supaya
udara yang menempati ruang bakar bisa lebih banyak.
Mesin diesel
sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa mesin
menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi menyala (spark/glow
plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar sebelum penyalaan mesin.
Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake manifold" untuk
menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi. Setelah mesin
beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif memanaskan
mesin.
Dalam cuaca
yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan meningkatkan viscositas dan membentuk
kristal lilin atau gel. Ini dapat memengaruhi sistem bahan bakar dari tanki
sampai nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca dingin menjadi sulit. Cara
umum yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik.
Untuk aplikasi
generator listrik, komponen penting dari mesin diesel adalah governor,
yang mengontrol suplai bahan bakar agar putaran mesin selalu pada putaran yang
diinginkan. Apabila putaran mesin turun terlalu banyak kualitas listrik yang
dikeluarkan akan menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat bekerja
sebagaimana mestinya, sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka dapat
mengakibatkan over voltage yang bisa merusak peralatan listrik.
Mesin diesel
modern menggunakan pengontrolan elektronik canggih untuk mencapai tujuan ini
melalui modul kontrol elektronik (ECM) atau unit
kontrol elektronik (ECU) - yang
merupakan "komputer" dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan
mesin melalui sensor dan menggunakan algoritma
dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam ECM/ECU, dia mengontrol jumlah
bahan bakar dan waktu melalui aktuator
elektronik atau hidraulik untuk mengatur kecepatan mesin.
II.2.1 Tipe
mesin diesel
Ada dua kelas mesin
diesel: dua-tak dan empat-tak. Biasanya jumlah silinder
dalam kelipatan dua, meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama
poros engkol dapat diseimbangkan untuk mencegah getaran
yang berlebihan. Mesin 6 segaris paling banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun
V8
dan 4 segaris
juga banyak diproduksi.
Mesin diesel
bekerja dengan kompresi udara yang cukup tinggi, sehingga pada mesin disel
besar perlu ditambahkan sejumlah udara yang lebih banyak. Maka digunakan
Supercharger atau turbocharger pada intake manifold, dengan tujuan memenuhi
kebutuhan udara kompresi
II.2.2 Keunggulan
dan kelemahan dibanding Motor Bakar
Untuk keluaran
tenaga yang sama, ukuran mesin diesel lebih besar daripada mesin bensin karena konstruksi besar diperlukan supaya dapat bertahan dalam tekanan
tinggi untuk pembakaran atau penyalaan. Dengan konstruksi yang besar tersebut
penggemar modifikasi relatif mudah dan murah untuk meningkatkan tenaga dengan
penambahan turbocharger tanpa terlalu memikirkan ketahanan komponen terhadap
takanan yang tinggi. Mesin bensin perlu perhitungan yang lebih cermat untuk
modifikasi peningkatan tenaga karena pada umumnya komponen di dalamnya tidak
mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya murah.
Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin bertujuan meningkatkan jumlah udara yang masuk
dalam ruang bakar dengan demikian pada saat kompresi akan menghasilkan tekanan
yang tinggi dan pada saat penyalaan atau pembakaran akan menghasilkan tenaga
yang besar. Penambahan turbocharger atau supercharger pada mesin diesel tidak berpengaruh besar terhadap
pemakaian bahan bakar karena bahan bakar disuntikan secara langsung ke ruang
bakar pada saat ruang bakar dalam keadaan kompresi tertinggi untuk memicu
penyalaan agar terjadi proses pembakaran. Sedangkan penambahan turbocharger atau supercharger pada mesin bensin sangat memengaruhi pemakaian bahan
bakar karena udara dan bahan bakar dicampur dengan komposisi yang tepat sebelum
masuk ruang bakar, baik untuk mesin bensin dengan sistem karburator
maupun sistem injeksi.
II.3 Motor Bakar
Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang menggunakan
energi termal untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan cara merubah energi
kimia dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi tersebut
untuk melakukan kerja mekanik. Energi termal diperoleh dari pembakaran bahan bakar
pada masin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini
(proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2
golongan yaitu: motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam.
Gambar 2.2 Motor
bakar
II.3.1 Motor pembakaran luar
Pada motor pembakaran luar ini, proses
pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan
pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil
pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi
terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga
mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.
II.3.2 Motor pembakaran dalam
Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar
terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil
pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.
II.3.3 Prinsip Kerja Motor Bakar
Pada motor bakar, bensin
dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk
melakukan gerakan mekanik. Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan
sebagai berikut : campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke
dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar untuk memperoleh
tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan
tekanan.
Bila
torak bergerak turun naik di dalam silinder dan menerima tekanan tinggi akibat
pembakaran, maka suatu tenaga kerja pada torak memungkinkan torak terdorong ke
bawah. Bila batang torak dan poros engkol dilengkapi untuk merubah gerakan
turun naik menjadi gerakan putar, torak akan menggerakkan batang torak dan yang
mana ini akan memutarkan poros engkol. Dan juga diperlukan untuk membuang
gas-gas sisa pembakaran dan penyediaan campuran udara bensin pada saat-saat
yang tepat untuk menjaga agar torak dapat bergerak secara periodik dan
melakukan kerja tetap.
Kerja
periodik di dalam silinder dimulai dari pemasukan campuran udara dan bensin ke
dalam silinder, sampai pada kompresi, pembakaran dan pengeluaran gas-gas sisa
pembakaran dari dalam silinder inilah yang disebut dengan “siklus mesin”. Pada
motor bensin terdapat dua macam tipe yaitu: motor bakar 4 tak dan motor bakar 2 tak. Pada motor 4 tak, untuk melakukan satu siklus memerlukan 4 gerakan torak atau
dua kali putaran poros engkol, sedangkan pada motor 2 tak, untuk melakukan satu
siklus hanya memerlukan 2 gerakan torak atau satu putaran poros engkol.
II.3.3.1 Motor Bakar Dua Langkah (2 Tak)
Motor
Bakar dua langkah (2 Tak) adalah motor yang menyelesaikan satu siklus dalam dua
langkah torak, atau satu putaran poros engkol.Gerakan torak ke TMA adalah untuk
mengadakan proses ekspansi. Pengisian muatan segar ke dalam silinder
dilaksanakan ketika tekanan muatan itu melebihi tekanan gas di dalam silinder.
Pada keadaan tersebut, saluran pengisi ada dalam keadaan terbuka. Untuk itu,
muatan segar harus memiliki tekanan yang lebih tinggi dari tekanan atmosfir.
Gambar 2.3
Langkah
kompresi dan langkah hisap
Langkah
kompresi dan langkah hisap, pada langkah ini dalam motor 2 tak terjadi 2 aksi
berbeda yang terjadi secara bersamaan yaitu aksi kompresi yang terjadi pada ruang silinder atau pada bagian atas
dari piston dan aksi hisap yang terjadi pada ruang engkol atau pada bagian
bawah piston. Seperti yang ditunjukkan pada (gambar 2.3). Sedang kang yang terjadi
dalam langkah ini adalah torak bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas). pada saat saluran pembiasan tertutup mulai
dilakukan langkah kompresi pada
ruang silinder. dan pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke dalam ruang engkol.
Gambar
2.4 Langkah usaha dan langkah buang
Langkah
usaha dan langkah buang, pada langkah ini terjadi langkah usaha dan buang yang
terjadi pada saat yang tidak bersamaan, jadi langkah usaha dahulu barulah
setelah saluran pembiasan dan saluran buang terbuka terjadi langkah buang.
Yang
terjadi dalam langkah ini adalah sebelum piston mencapai TMA (titik mati atas), busi akan
memercikan bunga api listrik sehingga
campuran udara dan bahan bakar akar terbakar dan menyebabkan timbulnya daya
dorong terhadap piston, sehingga piston akan bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah). sesaat setelah
saluran hisap tertutup dan saluran bias serta saluram buang membuka maka
campuran udara dan bahan bakar yamg berada diruang engkol akan mendorong gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bias ke saluran
II.3.3.2 Motor Bakar Empat Langkah (4 Tak)
Secara garis besar cara kerja motor 4 tak adalah
sebagai berikut (Haryono G, 1995)
Mula-mula gas yang merupakan campuran bahan bakar
dan udara yang dihasilkan dari karburator dihisap masuk kedalam silinder,
kemudian dimampatkan dan dibakar, secara terperinci langkah-langkah dalam 4 tak
adalah sebagai berikut :
1.
Langkah
Hisap
Piston
bergerak dari TMA ke TMB. Pada ruangan di atas piston terjadi pembesaran volume
yang menyebabkan tekanan menjadi kurang. Tekanan kurang tersebut mengakibatkan
terjadinya hisapan terhadap campuran udara bahan bakar dari karburator. Keadaan
katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.
2.
Langkah
Kompresi
Piston
bergerak dari TMB ke TMA mengadakan kompresi terhadap campuran udara bahan
bakar yang baru masuk pada langkah pengisian. Tekanan dan temperatur menjadi
naik sedemikian rupa sehingga campuran bahan bakar udara berada dalam keadaan
yang mudah sekali untuk terbakar. Sebelum langkah kompresi berakhir maka busi
mengadakan pembakaran kedua katup tertutup.
3.
Langkah
Usaha
Akibat
adanya pembakaran maka pada ruang bakar terjadi panas dan pemuaian yang
tiba-tiba. Pemuaian tersebut mendorong piston untuk bergerak dari TMA ke TMB.
Kedua katup masih dalam keadaan tertutup rapat sehingga seluruh tenaga panas
mendorong piston untuk bergerak.
4.
Langkah
Buang
Pada
langkah buang ini katup masuk tertutup sedangkan katup buang terbuka. Piston
bergerak dari TMB menuju TMA mendesak gas sisi pembakaran keluar melalui katup
buang dan saluran buang (exhaust manifold)
menuju atmosfer.
Gambar 2.5 Prinsip kerja motor 4 (empat) langkah (Wiranto Arismunandar, 2002 : 8)
II.3.4 Kelebihan
Dan Kekurangan Motor Bensin
Motor bensin 4 tak
merupakan jenis yang paling banyak digunakan pada masyarakat. Mesin ini dalam
melakukan satu kali langkah usaha diperlukan dua kali putaran poros engkol.
Pada motor ini terjadi empat langkah, yaitu langkah hisap, langkah kompresi,
langkah usaha, langkah buang, berikut adalah kelebihan dan kekurangan motor
bensin 4 tak (Haryono G, 1995) :
II.3.4.1 Kelebihan
1.
Pemakaian bensin lebih hemat karena
pembakaran yang sempurna
2.
Polusi yang ditimbulkan rendah karena
pembakaran lebih optimal
3.
Suaranya lebih halus karena pemasukan
bahan bakar dan gas buang diatur oleh katup
II.3.4.1 Kekurangan
1.
Komponen pada motor 4 tak lebih komplek
sehingga perawatanya lebih sulit
2.
Tenaga lebih rendah disbanding motor 2
tak
II.3.5 Pembakaran
Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi
persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan
temperaturnya lebih besar dari titik nyala. Mekanisme pembakarannya sangat
dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran dimana atom-atom dari
komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen yang dapat membentuk produk yang
berupa gas (Sharma, S.P, 1978, hal. 65).
Berdasarkan proses
kerja motor adalah suatu keadaan gas dalam silinder motor dimulai dari
pengisian gas dan diakhiri dengan pembuangan gas bakar hasil pembakaran.
Sedangkan jika kita tinjau apa yang terjadi didalam silinder, kita akan
mengetahui bahwa hasil pembakaran yang berupa panas itu diubah menjadi tekanan.
Volume dan tekanan silinder besarnya tidak selalu sama, maka keadaan dapat
digambarkan dalam bentuk diagram P-V yaitu garis-garis yang melukiskan hubungan
antara tekanan dan volume gas dengan segala perubahannya. Diagram P-V
sebenarnya Motor Bensin 4 Tak Proses ini sering disebut proses Otto yaitu proses yang terdapat pada
motor bensin 4 tak, dimana pembakarannya menggunakan busi dan proses pembakaran
terjadi dengan volume tetap (Arismunandar W, 1988).
Gambar
2.6 Diagram P-V Motor Bensin 4 Tak
Keterangan
:
0-1 : Langkah Hisap
Pada
waktu torakbergerak ke kanan, udara bercampur bahan bakar masuk kedalam
silinder. Karena torak dalam keadaan bergerak, maka tekananya turun sehingga
lebih kecil dari pada tekanan udara luar, begitu juga suhunya. Garis langkah
hisap dapat dilihat pada diagram diatas. Penurunan tekanan ini berlangsung pada
kecepatan aliran. Pada motor yang tidak menggunakan kecepatan aliran dan juga
motor yang tidak menggunakan supercharge,
tekanan terletak antara 0,85-0,90 Atm terhadap tekanan udara luar.
1-2 : Langkah Kompresi
Dalam
proses ini kompresi teoritis berjalan adiabatic.
2-3 : Langkah Pembakaran
Pembakarannya
terjadi pada volume tetap, sehingga suhu naik.
3-4 : Langkah Pemuaian atau Langkah Kerja
Langkah
ini terjadi proses adiabatic karena
cepatnya gerak torak sehingga dianggap tidak ada panas yang keluar maupun
masuk.
4-1 : Langkah Pembuangan Pendahuluan
Terjadi
proses ishoric yaitu panas keluar
dari kutup pembuangan.
1-0 : Langkah Pembuangan
Sisa
gas pembakaran didesak keluar torak, karena kecepatan gerak torak. Terjadilah
kenaikan sedikit diatas 1 Atm.
Diagram P-V Teoritis
Motor Bensin 4 Tak, Diagram P-V teoritis pada proses pembakaran bahan bakar
motor bensin 4 tak sebagai berikut (Djati Nursuhud, 1997) :
Gambar 2.7 Diagram P-V
Teorritis Motor Bensin 4 Tak (Cengel
& Boles, 1994 : 451)
Keterangan :
Proses 1-2 : proses
kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston
bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan
temperatur udara naik.
Proses 2-3 : pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada
(TMA=titik mati atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan
dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus.
Proses 3-4 : proses isentropik udara panas dengan tekanan
tinggi mendorong piston turun menuju
(TMB = titik mati bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal
energi.
Proses 4-1 : proses pelepasan kalor pada volume konstan
piston sesaat pada (TMB = titik mati bawah) dengan mentransfer kalor ke
sekeliling dan kembali mlangkah pada titik awal.
II.4 Bahan Bakar
Bahan
bakar (fuel) adalah segala sesuatu
yang dapat terbakar misalnya: kertas, kain, batu bara, minyak tanah, bensin dan
sebagainya. Untuk melalukan
pembakaran diperlukan 3 (tiga) unsur, yaitu :
1.
Bahan
bakar
2.
Udara
3.
Suhu
untuk memulai pembakaran
Panas
atau kalor yang timbul karena pembakaran bahan bakar tersebut disebut hasil
pembakaran. Terdapat 3 (tiga)
jenis bahan bakar, yaitu :
a.
Bahan
bakar padat
b.
Bahan
bakar cair
c.
Bahan
bakar gas
Kriteria
utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor bakar
adalah sebagai berikut:
1)
Proses
pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat mungkin dan panas yang
dihasilkan harus tinggi.
2)
Bahan
bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan atau deposit setelah
pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan pada dinding silinder.
3)
Gas
sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer.
II.4.1 Bahan Bakar
Bensin (Premium)
Premium berasal
dari bensin yang merupakan salah satu fraksi dari penyulingan minyak bumi yang
diberi zat tambahan atau aditif, yaitu Tetra
Ethyl Lead (TEL). Premuim mempunyai rumus empiris Ethyl Benzena (C8H18).
Premium adalah
bahan bakar jenis disilat berwarna kuning akibat adanya zat pewarna tambahan.
Penggunaan premium pada umumnya digunakan
untuk bahan bakar kendaraan bermotor bermesin bensin, seperti mobil,
sepeda motor, dan lain lain. Bahan bakar ini juga sering disebut motor gasoline atau petrol dengan angka oktan adalah 88, dan mempunyai titik didih 300C-2000C.
Adapun rumus kimia untuk pembakaran pada bensin premium adalah sebagai berikut:
2 C8H18
+ 25 O2 → 16 CO2 + 18 H2O
Pembakaran di atas
diasumsikan semua bensin terbakar dengan sempurna. Komposisi bahan bakar
bensin, yaitu :
1.
Bensin
(gasoline) C8H18
2.
Berat
jenis bensin 0,65-0,75
3.
Pada
suhu 400 bensin menguap 30-65%
4.
Pada
suhu 1000 bensin menguap 80-90%
(Sumber: Encyclopedia
Of Chemical Technologi, Third Edition, 1981: 399)
Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang
baik dan dapat dipakai pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi. Sifat-sifat penting
yang diperhatikan pada bahan bakar bensin adalah :
a.
Kecepatan
menguap (volatility)
b.
Kualitas
pengetukan (kecenderungan berdetonasi)
c.
Kadar
belerang
d.
Titik
beku
e.
Titik
nyala
f.
Berat
jenis
II.4.2 Syarat-Syarat
Bahan Bakar Untuk Motor Bakar Bensin
II.4.2.1 Volatilitas
bahan bakar
Volatilitas bahan
bakar didefinisikan sebagai kecenderungan cairan bahan bakar untuk menguap.
Pada motor bensin, campuran bahan bakar dan udara yang masuk dalam silinder
sebelum dan sesudah selama proses pembakaran diusahakan sudah dalam keadaan
campuran uap bahan bakar dan udara, sehingga memudahkan proses pembakaran. Oleh karena itu kemampuan menguapkan bahan bakar untuk
motor bensin sangat penting.
II.4.2.2 Angka Oktan
Angka Oktan adalah suatu bilangan yang menunjukkan
sifat anti ketukan (denotasi). Dengan
kata lain, makin tinggi angka oktan maka semakin berkurang kemungkinan untuk
terjadinya denotasi (knocking).
Dengan berkurangnya intensitas untuk berdenotasi, maka campuran bahan bakar dan
udara yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik sehingga tenaga motor
akan lebih besar dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat.
Cara menentukan
angka oktan bahan bakar ialah dengan mengadakan suatu perbandingan bahan bakar
tertentu dengan bahan bakar standar. Yaitu dengan menggunakan mesin CFR (Coordination Fuel Research). Mesin CFR merupakan sebuah mesin silinder
tunggal dengan perbandingan kompresi yang dapat diukur dari sekitar 4:1 sampai
dengan 14:1. Terdapat dua metode dasar yang umum digunakan yaitu research method mengunakan mesin motor
CFR F-1, yang hasilnya disebut dengan Research
Octane Number (RON) dan motor method
yang menggunakan mesin motor CFR F-2 dimana hasilnya disebut dengan Motor Octane Number (MON). Research method menghasilkan gejala
ketukan lebih rendah dibandingkan motor research.
Besar angka oktan
bahan bakar tergantung pada presentase iso
oktana (C7H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung di dalamnya.
Sebagai pembanding, bahan bakar yang sangat mudah berdenotasi adalah normal heptana (C7H16)
sedang yang sukar berdenotasi adalah iso-oktana
(C7H18).
Bensin yang
cenderung kearah sifat normal heptana disebut
bensin dengan nilai oktan rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdenotasi,
sebaliknya bahan bakar yang lebih cenderung kearah sifat iso-oktana dikatakan bensin dengan nilai oktan tinggi atau lebih
sukar berdenotasi. Misalnya suatu bensin mempunyai angka oktan 90 akan lebih
sukar berdenotasi daripada bensin beroktan 70. Jadi kecenderungan bensin untuk
berdenotasi dinilai dari angka oktannya. Iso-oktana
murni diberi indeks 100, sedangkan normal heptana murni diberi indeks 0. Dengan
demikian jika suatu bensin memiliki angka oktan 90 berarti bensin tersebut
cenderung berdenotasi sama dengan campuran yang terdiri atas 90% volume iso-oktana dan 10% volume normal heptana. Nilai oktan yang harus dimiliki
oleh bahan bakar ditampilkan dalam
(tabel 2.1.) berikut :
Tabel 2.1 Nilai Oktan Gasolin
Indonesia
No
|
Jenis
|
Angka Oktan Minimum
|
1
|
Premium 88
|
88 RON
|
2
|
Pertamax
|
94 RON
|
3
|
Pertamax Plus
|
95 RON
|
4
|
Bensol
|
98 RON
|
(sumber : www.pertamina.com)
II.4.2.3 Kesetabilan kimia dan kebersihan bahan bakar
Kestabilan kimia bahan bakar sangat penting, karena
berkaitan dengan kebersihan bahan bakar yang selanjutnya berpengaruh terhadap sistem pembakaran dan sistem saluran. Pada
temperatur tinggi, bahan bakar sering terjadi polimer yang berupa
endapan-endapan gum (getah) ini
berpengaruh kurang baik terhadap sitem saluran misalnya pada katup-katup dan
saluran bahan bakar
Bahan bakar yang
mengalami perubahan kimia, menyebabkan gangguan pada proses pembakaran. Pada
bahan bakar juga sering terdapat saluran/senyawa yang menyebabkan korosi,
senyawa ini antara lain : senyawa belerang, nitrogen, oksigen, dan lain-lain ,
kandungan tersebut pada gas solin harus diperkecil untuk mengurangi korosi,
korosi dari senyawa tersebut dapat terjadi pada dinding silinder, katup, busi,
dan lainya, hal inilah yang menyebabkan awal kerusakan pada mesin.
II.5 Daya, Torsi Dan Konsumsi Bahan Bakar
II.5.1 Daya
Generator yang akan digunakan pengujian adalah
generator 1 phase dengan pembebanan listrik hasil rekayasa. Dengan lampu pijar
sebagai pembeban, maka daya yang dihasilkan akan dipengaruhi juga oleh factor
daya pada pembebanan. Daya dari engine yang disambungkan ke generator AC
dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :
Dimana :
P = Daya (kW)
n = putaran mesin (rpm)
T = torsi (Nm)
Efisiensi dari generator dapat diambil dari kurva
efisiensi yang biasanya diberikan bersama generator. Kalau tidak tersedia
kurva, eg dapat dianggap untuk engine besar (sekitar 500 kva) sebagai
0,93 untuk beban penuh, 0,92 untuk
beban, dan 0,91 untuk
beban. Dalam engine kecil, kira-kira 50 kva, efisiensinya sekitar 4-5% lebih
rendah. (Bambang P, 1995)
Dimana pf adalah factor daya atau Cos Ø, yang tergantung pada karakteristik dari system listrik,
factor daya untuk beban lampu pijar dengan rumus sebagai berikut (Yon Rijono, 2004)
:
Cos
Ø =
Dimana :
Cos Ø = Faktor Daya/ pf
P = Daya yang dihasilkan
generator (watt)
V = Tegangan beban (volt)
I = Arus beban (amper)
II.5.2 Torsi
Dimana T adalah
torsi pada sepeda motor, torsi adalah beban dikalikan jarak poros pada puli
dua. Torsi yang bekerja dapat ditentukan dengan rumus (Petrovsky N, 1968) :
T =
(NM)
Dimana :
P = Daya (watt)
n = Putaran mesin (rpm)
Untuk menentukan harga P perlu mengetahui voltmeter dan
ampermeter, kemudian dikalikan.
Generator yang digunakan adalah generator 1 phase,
sehingga rumus yang digunakan adalah (Yon Rijono, 2004) :
P = V . I
Dimana :
V = Tegangan beban (volt)
I = Arus beban (amper)
II.5.3 Konsumsi Bahan Bakar
Pengujian konsumsi bahan bakar hanya boleh dilakukan
setelah mesin mencapai keadaan panas stasioner (Bambang P, 1995), lamanya
pengujian dilakukan adalah 0,5 menit. Untuk memperkecil kesalahan pengujian
dilakukan tiga kali dan diambil rata-ratanya.
BAB III
METODE
PELAKSANAAN
Metode pelaksanaan
menjelaskan tentang tempat dan waktu pelaksanaan, bahan dan alat uji yang
digunakan untuk pengambilan data, pengujian, diagram alir pengujian, teknik
pengambilan data dan analisa data
III.1 Tempat dan Waktu Pelaksanaan
Pelaksanaan dan
pengujian dilakukan di Laboratorium Energi Fakultas Teknik Jurusan Teknik Mesin
Universitas Wahid Hasyim Semarang dan pelaksanaan pada bulan Desember 2011
III.2 Alat dan Benda Uji
III.2.1 Alat Uji
Alat
uji yang digunakan adalah dynamo meter tes jenis dynamo meter listrik hasil
rekayasa, karena menggunakan pembeban listrik.
III.2.1.1 Generator AC
Generator adalah salah satu komponen yang dapat mengubaha energi gerak
menjadi energy listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan teori medan
elekronik .Poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetic
permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat
stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator
mulai berputar maka
akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan
tegangan dan aruslistrik tertentu. Tegangan
dan arus listrik yang dhasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik. Berdasarkan arus yang disalurkan generator menjadi
2 jenis yaitu generator AC (bolak balik) dangenerator DC (searah).
III.2.1.2 Amperemeter
Amperemeter
adalah alat yang digunakan untuk mengukur
kuat arus
listrik
yang ada dalam rangkaian tertutup. Amperemeter biasanya dipasang berderet
dengan elemen
listrik.
Cara
menggunakannya adalah dengan menyisipkan amperemeter secara langsung ke rangkaian.
(http://id.wikipedia.org/wiki/Amperemeter)
Gambar
3.1 Amperemeter
III.2.1.3 Voltmeter
Merupakan alat/perkakas untuk mengukur besar tegangan
listrik dalam suatu rangkaian listrik.
Voltmeter disusun secara paralel terhadap letak komponen yang diukur dalam
rangkaian. Alat ini terdiri dari tiga buah lempengan tembaga yang terpasang
pada sebuah bakelite
yang dirangkai dalam sebuah tabung kaca atau plastik. Lempengan luar berperan
sebagai anoda sedangkan yang di tengah sebagai katoda.
III.2.1.4 Tachometer
Tachometer adalah sebuah instrumen atau alat yang mampu untuk
mengukur kecepatan putaran dari poros engkol atau piringan, seperti yang
terdapat pada sebuah motor atau mesin lainnya. Alat ini biasanya menampilkan
revolutions per minute (RPM) pada sebuah pengukur skala analog maupun digital.
Dalam aplikasi kendaraan bermotor, pemasangan tachometer dengan tujuan
agar pengendara dapat menggunakan mesin secara efisien.
Gambar 3.3 Tachometer
III.2.1.5 Burret
Buret
adalah sebuah peralatan gelas laboratorium
berbentuk silinder yang memiliki garis ukur dan sumbat keran pada bagian
bawahnya. Ia digunakan untuk mengukur bahan bakar dalam eksperimen
yang memerlukan presisi. Buret sangatlah akurat, buret kelas A memiliki akurasi
sampai dengan ± 0,05 cm3.(http://id.wikipedia.org/wiki/Buret)
Gambar 3.4 Buret (Takaran Bahan Bakar)
III.2.2 Benda Uji
III.2.2.1 Motor
Bakar
Benda uji yang kami gunakan adalah motor bakar 4 tak
tipe ET2900LE.
Gambar
3.5 Motor bakar ET2900LE
III.2.2.2 Bahan
Habis Pakai
Premium
III.3 Pengujian
Tahapan
berikutnya setelah alat uji sudah selesai adalah melakukan pengujian dengan
urutan sebagai berikut:
1.
Menyiapkan alat dan bahan uji
2.
Sambungkan motor dengan beban
3.
Hidupkan motor selama ± 5 menit
4.
Naikkan putarannya sampai 6000 rpm
5.
Naikkan beban sampai rpm turun
6.
Catat alat ukur Amperemeter, Voltmeter,
Tachometer dan Burret
7.
Analisa data dan perhitungan hasil
pengujian
8.
Kesimpulan
III.4 Diagram Alir Pengujian
Siapkan
Alat dan Bahan Uji
|
Hidupkan
Motor Selama 5 Menit
|
Tentukan
rpm yang akan dicapai
|
Catat
alat ukur amperemeter, voltmeter,
tachometer dan burret
|
Data
hasil penghitungan daya, torsi, dan konsumsi bahan bakar
|
Analisa
data dan pembahasan
|
Kesimpulan
|
Diagram
3.1 diagram alir pengujian
III.5 Teknik Pengambilan Data
Teknik
pengambilan data dalam penelitian ini yaitu dengan mengisi lembar pengamatan
yang telah disiapkan seperti pada table I, II, III dibawah ini :
Tabel 3.1 Lembar
Pengamatan Pengujian Daya
Putaran
Mesin
|
Pembacaan
Amperemeter (A)
|
Nilai
Rata-rata
|
Pembacaan
Voltmeter (V)
|
Nilai
Rata-rata
|
Daya
Ne =
|
||||
Rpm
|
I1
|
I2
|
I3
|
∆I
|
V1
|
V2
|
V3
|
∆V
|
Ne
|
Tabel 3.2 Lembar
Pengamatan Perhitungan Torsi
Putaran
Mesin
|
Pembacaan
Amperemeter (A)
|
Nilai
Rata-rata
|
Pembacaan
Voltmeter (V)
|
Nilai
Rata-rata
|
Torsi
T =
|
||||
Rpm
|
I1
|
I2
|
I3
|
∆I
|
V1
|
V2
|
V3
|
∆V
|
Ne
|
Tabel 3.3 Lembar
Pengamatan Pengujian Komsumsi Bahan Bakar
Putaran
Mesin
|
Konsumsi
Bahan Bakar
(Ml/ 0,5 Menit)
|
Nilai
Rata-rata Konsumsi Bahan Bakar (Ml/ 0,5
Menit)
|
||
Rpm
|
Ef1
|
Ef2
|
Ef3
|
∆Ef
|
BAB
IV
PENUTUP
Demikian proposal ini
kami buat penulis yang berjudul PENGUJIAN
PERFORMANCE MOTOR BAKAR 4 TAK yang diajukan kepada para dosen
pembimbing. Semoga para dosen pembimbing menyetujui proposal/ usulan TA ini dan
segera dapat memberikan bimbingan dalam penulisan TA.
Dengan bimbingan para
dosen pembimbing semoga penelitian ini akan berjalan dengan lancar, bisa
selesai dalam waktu yang tidak terlalu lama serta dapat memperoleh hasil yang
memuaskan. Semoga nantinya penelitian ini bisa bermanfaat bagi siapapun yang
ingin mengetahui lebih dalam tentang Pengujian Performance Motor Bakar 4 Tak.
Akhirnya “tidak ada
gading yang tak retak”, maka kritik dan saran terutama
dari teman, Dosen dan pembaca, kami tunggu dengan
segala senang hati.
DAFTAR
PUSTAKA
AHM,
1990, Buku Pedoman Honda Astrea C 100,
PT, Astra Honda Motor, Jakarta.
Berenschot,
H, 1994, Buku Motor Bensin, BPM, Arends, Erlangga, Jakarta.
Haryono, 1995, Uraian Praktis Mengenal Motor Bakar, CV, Aneka Ilmu, Semarang.
Joni Dewanto dan Sugondo Wibowo, 2007,
Pengaruh Gerak Relatif Sepatu Gesek Terhadap Efektifitas Pengereman Pada Jenis
Rem Tromol Studi Kasus Untuk Rem Sepeda Motor, Jurusan Teknik Mesin, Universitas Kristen Petra, Surabaya. Web. Google. Web.Google.fportfolio.petra.ac.id/user_
files/87-002/Naskah-joni.doc
Jalius Jama, 2008, Teknik Sepeda Motor Jilid 1, Direktorat Pembinaan Pendidikan Menengah Kejuruan, Departemen
Pendidikan Nasional, Jakarta.
Karnowo,
Winarno,Basyirun. 2008, Buku Ajar Mesin Konversi Energi,
Universitas Negeri Semarang,
Semarang.
Munandar
Aris, Wiranto. 1988, Pengukuran Mula Motor Bakar Torak, Institut Teknologi Bandung, Bandung.
Nakoela
Soenarta, Shoichi Furuhama. 1995, Motor
Serba Guna, Pradnya Paramita. Jakarta.
http://www.google.co.id/#hl=id&q=Encyclopedia+Of+Chemical+Technologi%2C+Thir d+Edition%2C+1981:+399
trimakasih
BalasHapus