PERANCANGAN INTALASI ALAT TEST PENYEMPROTAN INJEKTOR MOBIL TOYOTA AVANZA 1.3 G (1300 cc) ENGINE TIPE K3-VE DENGAN KAPASITAS 40 LITER/JAM

Transkripsi

1 JURNAL TEKNOLOGI & INDUSTRI Vol. 3 No. 1; Juni 2014 ISSN PERANCANGAN INTALASI ALAT TEST PENYEMPROTAN INJEKTOR MOBIL TOYOTA AVANZA 1.3 G (1300 cc) ENGINE TIPE K3-VE DENGAN KAPASITAS 40 LITER/JAM REZA TAUFIQI IVANA Program Studi Teknik Mesin Otomotif Politeknik Negeri Tanah Laut Program Studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Naskah diterima: 04 April 2014; Naskah disetujui: 02 Juni 2014 ABSTRAKSI Seiring dengan berkembangnya kemajuan teknologi terutama dalam bidang teknologi otomotif, salah satunya dalam system bahan bakar bensin pada mobil yang sudah tidak menggunakan penyuplai dari karburator melainkan dari system EFI (Electronic Fuel Injection). Walaupun system ini baru pastinya memiliki kelemahan, yaitu selain lebih mahal dan rumit, kotoran yang sering mengendap di ujung injector (gummy) karena mobil jarang dihidupkan mengakibatkan penginjeksian buntu dan sulit untuk membersihkannya. Maka dari itu dibutuhkan perawatan lebih dan sekaligus alat untuk menguji kelayakan injector yang bisa mempermudah perawatannya. Perancangan instalasi alat test penyemprotan injektor mobil Toyota Avanza 1.3 merupakan rangkaian dari basis system bahan bakar pada mobil yang terbagi dari komponen utama yaitu pompa bahan bakar, filter, pipa pembagi dan injektor. adapun gunanya dari alat ini ialah untuk mengetahui kelayakan injektor dari kebuntuan, kebocoran, debit aliran dan penyemprotannya. Berangkat dengan kapasitas pompa 40 liter/jam maka akan di dapat hasil perhitungan untuk merancang head total pompa atau kondisi instalasi yang akan dilayani pompa, dimulai dari hasil hitungan kecepatan rata-rata yang didapat 0,1581 m/s kemudian kerugian aliran akibat 4 belokan 90 0 dengan (D/R=1) adalah 0,00016 selanjutnya head kecepatan keluar dari pompa adalah 0,0127 m/s dengan jenis alirannya laminer dan Re = 3,5301 x 10-4 lalu di dapat koefisien kerugian gesek = 0,018 dengan head koefisien gesek sebesar 0,00273 m. Dari total semuanya yang telah didapat maka bisa dihitung hasil head total pompa yang harus dilayani sebesar 0,9226 m. lalu head tekanan yang dihitung sebesar 40,07 m dan kemudian terakhir debit alirannya adalah sebesar 8,287 x m 3 /s. Kata Kunci : Sistem Bahan bakar, Electronic Fuel injection, Injektor PENDAHULUAN Dengan berkembang pesatnya teknologi otomotif salah satu contoh yang bisa diambil di system bahan bakar yang sekarang kebanyakan sudah menggunakan system EFI (Electronic Fuel Injection) yang tidak sesederhana dengan system bahan bakar yang memakai karburator maka dari itu harus diimbangi pula dengan system perawatannya agar para pengguna teknologi yang menggunakan EFI tidak kesulitan dalam hal merawat kendaraannya salah satunya komponen utama yang biasa menjadi kekurangan dalam EFI ialah injector yang sering buntu akibat kotoran yang buntu dilubang penginjeksian atau penyemprotan. Maka dari itu timbulah pemikiran untuk merancang suatu alat test penyemprotan injector. Berguna sebagai perawatan berkala untuk injector. *Korespondensi penulis: Telepon/nomor faks : [33]

2 METODE DISAIN DAN PENILITIAN Berikut ini adalah gambar konsep desain Alat test Penyemprotan Injector Mobil Toyota Avanza 1.3 G (1300) engine type K3-VE. Fungsi Alat dan Bahan Dalam pembuatan alat ini saya menggunakan beberapa komponen dan juga peralatan sebagai sarana penunjang. Alat dan komponen 1. Cairan Pembersih 6. AlatPengukurTekanan (Manometer) 2. Tangki Bahan Bakar 7. Timer 3. Pompa Bahan Bakar 8. Pipa Pembagi Cairan Pembersih 4. Filter Bahan Bakar 9. Injektor 5. Alat Pengatur Frekuensi 10. Gelas Ukur 11. Accu Langkah-langkah Cara Kerja Alat Pada dasarnya alat tes penyemprotan injector yang di desain ini dalam proses kerjanya ada 4 tahap yang dilakukan, yaitu : 1. Mencuci Injektor 2. Melihat Kebocoran Pada Injektor 3. Melihat Penyemprotan Injektor Secara Kasat Mata 4. Mengukur Debit [34]

3 Menentukan Sistem Instalasi Menentukan Pompa Berangkat dari persoalan yang di angkat untuk membersihkan injektor, yang termasuk dalam system EFI. Maka didapat pilihan pompa dengan dua tipe yang biasa di pakai dalam sistim bahan bakar yaitu pompa in-tank dan out tank pump. Dari keduanya dipilih pompa type in-tank, karena kapasitas pompa ini besar untuk mengoperasikan system alat test penyemprot injector di banding pompa out-tank dan juga karena pompa type in-tank sering digunakan dalam system EFI mobil avanza. Tabel 1. Spesifikasi Pompa Bahan Bakar Pressure regulator control pressure Speciefied Mount of Fuel (40 1/h) (12volt, 294kPa) Menghitung Head Total Pompa Head total pompa yang harus disediakan untuk mengalirkan jumlah air seperti direncanakan, dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani oleh pompa. H = h a + h p + hl + Dimana H = Head total pompa (m) h a = Head Statis total (m) Head ini adalah perbedaan tinggi antara muka air di sisi keluar dan di sisi isap; tanda posistif (+) dipakai apabila muka air di sisi ke luar lebih tinggi dari pada sisi isap. h p = Perbedaan head tekanan yang bekerja pada kedua permukaan air (m), h p = h p2 h p1 h 1 = Berbagai kerugian head di pipa, katup,belokan, sambungan,dll (m) [35]

4 v 2 /2g= Head kecepatan keluar (m) g = Percepatan gravitasi ( = 9,8 m/s 2 ) Menghitung Hasil Kerugian Head kerugian kerugian yaitu head untuk mengatasi kerugian-kerugian terdiri atas head kerugian gesek di dalam pipa-pipa dan head kerugian di dalam belokan-belokan, reduser, katupkatup, dsb. a. Head kerugian gesek dalam pipa Untuk menghitung kerugian gesek di dalam pipa dapat dipakai salah satu dari dua rumus berikut : ,131 +1,847 hf = di mana v = Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s) h f = Head kerugian gesek dalam pipa (m) = Koefisien kerugian gesek g = Percepatan gravitasi ( 9,8 m/s 2 ) L = Panjang pipa (m) D = Diameter dalam pipa (m) Sudut belokan (derajat) R = Jari jari lengkung sumbu belokan (m) Selanjutnya untuk aliran laminar dan turbulen, terdapat rumus yang berbeda. Sebagai patokan apakah suatu aliran itu laminer atau turbulen, dipakai bilangan reynold : Re = di mana Re = bilangan reynold ( tak berdimensi ) v = kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa (m/s) D = Diameter dalam pipa (m) = Viskositas kinematik zat cair ( m 2 /s ) Pada Re < 2300, aliran bersifat laminer. Pada Re > 4000, aliran bersifat turbulen. Pada Re = terdapat daerah transisi, di mana aliran dapat bersifat laminer atau turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran. [36]

5 a). Aliran laminer persamaan. Dalam hal aliran laminer, koefisien kerugian gesek untuk pipa dapat dinyatakan dengan b). Aliran turbulen Untuk dapat menghitung kerugian gesek dalam pipa pada aliran turbulen terdapat berbagai rumus empiris, salah satunya saya menggunakan dari Darcy. Menghitung Debit Aliran Banyaknya Fluida mengalir dalam persatu waktu disebut laju aliran atau debit aliran, jika debit aliran diberi lambang Q, Maka banyaknya fluida yang mengalir persatu waktu ditulis : Keterangan : A = Luas penampang pipa ( m² ) v = Kecepatan atau ( laju ) fluida ( m/s ) Q = debit aliran ( m²/s ) V = Volume fluida yang mengalir (m³/s) t = Waktu ( s ) Kecepatan aliran juga dipengaruhi oleh hambatan dari saluran yang dialiri, hal ini bergantung pada tipe yang digunakan. Menghitung Head Tekanan Hubungan antara tekanan dan head tekanan dapt diperoleh dari rumus berikut : hp = dimana hp = head tekanan (m) p = Tekanan (kgf/cm 2 ) = berat persatuan volume zat cair yang dipompa (kg/l) Apabila tekanan diberikan dalam kpa, dapat dipakai rumus berikut : hp = dimana =Tekanan (Pa) = Rapat masa (kg/l) [37]

6 Selang (Hose) Hose yang dipakai di dalam instalasi alat ini ialah menggunakan selang/hose yang biasa digunakan dalam mobil Avanza yang berbahan dari karet, berikut spesifikasinya : Tabel 2. Spesifikasi Hose Diameter Dalam Diameter Luar 9,5 mm 3/8 inchi 16,7 mm Injektor Tabel 3. Spesifikasi injektor Tahanan Injektor Specified Amount of fuel at fuel pressure 13.8 Ω (250 kpa) Debit Max 185 cc / min HASIL DAN PEMBAHASAN Perhitungan Diketahui sebuah instalasi pompa bahan bakar pada alat test penyemprot injector diperlukan untuk menaikkan cairan pembersih dengan selisih antara sisi isap dan sisi keluar sebesar 80 cm. cairan yang dipompakan dengan kapasitas 40 L/h melalui selang (hose) dengan diameter dalam 9,5 mm. panjang pipa seluruhnya 1000 mm dimana terdapat 4 belokan 90 0 (R/D = 1). [38]

7 Head Total Pompa Pertama dalam menghitung Head total pompa adalah dari kecepatan rata-rata aliran didalam saluran Mengetahui kecepatan rata-rata aliran didalam hose. Diketahui : Diameter dalam hose : D = 9,5 mm = 0,0095 m Kapasitas Pompa Q = 40 = 1,111 x 10-5 Ditanya : =? (1) Jadi kecepatan rata-rata dalam aliran hose adalah 0,1581 m/s Menghitung kerugian belokan pada satu belokan 90 0 Dengan D/R = 1 maka = 0,131 dan = 90 0 hf x 0,00016 m Jadi head kerugian pada belokan 90 0 adalah 0,00016 m Head kecepatan keluar (2) = = 0,0127 m/s Jadi head kecepatan keluar adalah 0,0127 m Menghitung head kerugian gesek dalam hose Sebelum mencari head kerugian gesek kita harus mengetahui jenis aliran yang mengalir dalam selang (hose). [39]

8 Re = di mana diketahui : v = D = 9,5 mm = 0,0095 m = 4,22 x 10-7 m 2 /s (di asumsikan bahwa viskositas yang dipakai adalah bensin) Pada Re < 2300, aliran bersifat laminer. Pada Re > 4000, aliran bersifat turbulen. Pada Re = terdapat daerah transisi, di mana aliran dapat bersifat laminer atau turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran. Jadi Re yang diketahui adalah 3,5301 x 10-4, maka dapat dengan ini dapat dinyatakan bahwa jenis aliran yang terdapt pada saluran (Hose) adalah jenis aliran laminer karena 3,5301 x 10-4 < 2300 maka koefisien kerugian gesek dapat dinyatakan menggunakan persamaan : Diketahui untuk menghitung head kerugian gesek dalam pipa hf = = 0,018 g = Perceptan gravitasi (9,8 m/s 2 ) = L = 1000 mm = 1 m D = 9,5 mm = 0,0095 Jadi Head kerugian gesek dalam pipa adalah 0,00237 m Sehingga kecepatan akhirnya 0,1581 0,00237 = 0,15573 m/s Perhitungan Head total Pompa Dimana h a = 80 cm = 0,8 h p = 0 h 1 = kerugian pada satu belokan head kerugian gesek pada pipa = 0,00016 m + 0,0273 m v 2 /2g = 0,0127 m g = Percepatan gravitasi ( 9,8 m/s 2 ) = 0,9226 m Jadi head total pompa pada instalasi alat test penyemprot injector adalah 0,9226 m [40]

9 Menghitung Head Tekanan Diketahui : =250 kpa = (Pa) = 680 (kg/l) (di asumsikan masa dari bensin) Jadi head tekanan adalah 40,07 m Menghitung Debit Aliran Diketahui : A = 7,084 x 10-5 m² v = m/s V = x 10-4 (m³/s) t = 15 ( s ) Jadi debit aliran dalam alat testpenyemprotan injector adalah 8,287 x m 2 /s UCAPAN TERIMA KASIH Terima kasih yang sebesar-besarnya kepada dosen dosen pengajar program studi Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang. DAFTAR PUSTAKA Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H. Okiishi, 1999, MEkanika Fluida Edisi Ke-5 Jilid 2,Erlangga, Jakarta. Frank M. White, 1988, Mekanika Fluida Edisi Kedua Jilid 1, Erlangga, Jakarta. Ranald V. Giles, Ir. Herman Widodo Soemitro, 1977, Mekanika Fluida dan Hdraulika Edisi Ke-2, Erlangga, Jakarta. Reuben M. Olson, Steven J. Wright, 1990, MEkanika Fluida Edisi Ke-5,PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Sularso, 1991, Pompa dan Kompresor Pradya Paramitha, Jakarta. [41]