Selasa, 03 Juli 2012

PROPOSAL

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.Angka Oktan ...............................................               23
II.4.2.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.
                  Gambar 3.2 Voltmeter (http://id.wikipedia.org/wiki/Voltmeter)

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.

1 komentar:

Translate