Analisa Ignition Timing Mesin Otto Satu Silinder Empat Langkah Berkapasitas 65 cc

Transkripsi

1 Analisa Ignition Timing Mesin Otto Satu Silinder Empat Langkah Berkapasitas 65 cc Bagus Abimanyu, Bambang Sugiarto Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia, Depok ABSTRAK Pengembangan motor pembakaran dalam atau mesin Otto yang terus dilakukan membuat teknologi pada mesin Otto merupakan salah satu yang tercanggih di abad ini. Hal ini ditandai oleh pengembangan mesin Otto yang sudah dimulai dari tingkat universitas di berbagai penjuru dunia untuk riset ataupun untuk mengikuti kompetisi hemat energi atau Ecomarathon. Universitas Indonesia adalah salah satu universitas yang mengembangkan mesin Otto. Mesin yang dikembangkan yaitu mesin Otto satu silinder empat langkah berkapasitas 65 cc. Mesin ini mempunyai spesifikasi yang berbeda dengan mesin pada umumnya, dan mempunyai pengaturan yang berbeda pula. Salah satu pengaturan penting pada mesin Otto yaitu ignition timing. Ignition timing berperan dalam penentuan waktu pembakaran pada mesin Otto. Penentuan waktu pengapian harus disesuaikan dengan parameterparameter mesin lainnya seperti kompresi dan jenis bahan bakar yang digunakan. Pada pengukuran diperoleh ignition timing standar mesin Otto 65 cc berkisar antara 15 o - 4 o BTDC. Dengan kondisi pengapian standar didapatkan daya maksimum mesin pada 733Watt dan torsi maksimum 2,66 Nm. Selain itu dilakukan analisis pada proses dynotest dan failure yang terjadi pada pulley. Kata Kunci : Mesin Otto, daya dan torsi, ignition timing ABSTRACT The continous development of internal combustion engine or spark-ignition engine makes its technology grow advanced on this century. It is shown by development of Otto engine by many universities around the world, either for the purpose of research or to compete in efficiency competition or Eco-marathon. Universitas Indonesia is one of the developer of spark-ignition engine, which is making a low fuel combustion engine, a 65 cc One-Cylinder Four-Stroke Spark-Ignition Engine. This engine has different specification with other spark-ignition engines in general, it has different settings. One of the important settings is the ignition timing. Ignition timing influence the combustion time of an engine. It has to be calculated based on other engine parameters such as compression ratio and the fuel. Based on measurement, the basic ignition timing of the engine ranged from 15 o -38 o BTDC. with the basic ignition timing, the engine generates the maximum power of 733 Watt and maximum torque of 2,66 Nm. Analysis also conducted on dynotest and pulley failure. Key words : Spark Ignition Engine, Customized Engine, Power and Torque, Timing Ignition 1. Pendahuluan 1.1. Latar Belakang Sampai saat ini, peran mesin pembakaran dalam atau internal combustion engine masih belum dapat tergantikan, baik di sektor pembangkit daya, industri, ataupun transportasi. Ketiga sektor tersebut masih mengandalkan mesin berbahan bakar fosil sebagai mesin/sumber tenaga, khususnya sektor transportasi. Walaupun berbagai macam jenis mesin telah dikembangkan untuk mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil, namun tidak dapat dipungkiri bahwa internal combustion engine merupakan mesin yang paling mudah untuk digunakan. Tenaga listrik, tenaga surya, dan hidrogen merupakan energi alternatif yang terus dikembangkan untuk menggantikan peran bahan bakar fosil. Namun masih mahalnya teknologi tersebut dan kurangnya sarana penunjang membuat pabrikan terus mengembangkan internal combustion engine, sehingga didapat internalcombustion engine yang irit bahan bakar, yang sering disebut dengan LFCE (Low Fuel Consumption Engine). Dengan LFCE, penggunaan bahan bakar fosil dapat ditekan dan emisi yang dihasilkan lebih rendah, sehingga lebih ramah lingkungan. Biaya produksi pun tidak semahal jika menggunakan tenaga listrik atau surya, dan tidak memerlukan pembangunan sarana penunjang. Adanya kompetisi hemat energi di berbagai negara membuktikan bahwa LFCE dapat menjadi alternatif. Salah satu kompetisi hemat energi tersebut adalah SEM (Shell Eco-Marathon). Shell Eco-marathon merupakan kompetisi tahunan yang diselenggarakan oleh Shell untuk melombakan kendaraan hemat energi. Disini pelajar ditantang untuk membuat kendaraan yang dapat melaju sejauh mungkin dengan menggunakan bahan bakar yang seminimal mungkin. Untuk dapat mencapai kondisi tersebut sebuah kendaraan haruslah memiliki bobot yang ringan, mesin yang irit bahan bakar, dan cara mengemudi yang tepat. Biasanya mesin yang digunakan adalah mesin kendaraan roda dua atau motor, namun ada juga yang membuat

2 mesin sendiri (customized engine) sesuai dengan konsep LFCE. Tim Nakoela UI yang berpartisipasi pada Shell Eco-marathon membuat mesin sendiri untuk dilombakan pada ajang ini, yaitu mesin 4-tak berkapasitas 65cc. Pada tulisan ini akan dibahas tentang rancangan mesin 4-tak 65cc tersebut, kajian teoritis dan aktualnya, dan analisa tentang mesin tersebut apakah mesin 4-tak 65cc yang dirancang khusus untuk ajang Shell Eco- Marathon ini dapat digunakan dengan baik pada kompetisi. menggunakan timing light dan timing disc. Prosedurnya yaitu: Pengambilan data ignition timing dilakukan setelah menghubungkan seluruh clamp. Kemudian menyalakan mesin 65cc, lalu pembacaan data dilakukan di putaran mesin 1-45 di setiap kenaikan 5. Pengambilan data dilakukan dengan cara memfoto agar mendapatkan hasil yang akurat. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali pada masing-masing kondisi ignition timing yang digunakan pada mesin 65 cc. 1.2 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Mengetahui ignition timing standar mesin Otto 65 cc dengan menggunakan CDI Honda Revo. 2. Mengetahui daya dan torsi yang dihasilkan dengan ignition timing standar mesin Otto 65 cc. 1.3 Batasan Masalah Dalam penelitian ini akan dilakukan pengambilan data dari mesin Otto satu silinder berkapasitas 65 cc hasil rancangan mahasiswa teknik mesin., maka hal-hal yang akan dibahas pada tulisan ini terbatas pada: 1. Ignition timing standar pada mesin Otto berkapasitas 65 cc menggunakan CDI standar Honda Revo. 2. Pengujian daya dan torsi untuk mengetahui pengaruh dari ignition timing standar mesin Otto berkapasitas 65 cc. Gambar 1. Pengambilan Data Ignition Timing Standar 2. Metodologi Penelitian Penelitian ini dilakukan dengan cara membuat variasi pada ignition timing pada mesin empat langkah satu silinder berkapasitas 65 cc. Bahan bakar yang digunakan oleh mesin itu yaitu bensin pertamax plus atau beroktan 95. Pengujian dilakukan dengan 3 variasi yaitu: 1. Sudut pengapian standar. 2. Sudut pengapian advance (-5 o ). 3. Sudut pengapian retarded (+5 o ). Data ignition timing standar diperoleh dengan cara dilakukan pengukuran menggunakan timing light. Dari hasil pengukuran diperoleh data ignition timing standar mesin Otto 65 cc yaitu 15 o BTDC pada kondisi idle. Perubahan ignition dilakukan dengan cara menggeser posisi pickup pulser sesuai perubahan derajat yang diinginkan. Langkah langkah yang dilakukan dalam pengujian ini yaitu: 2.2. Melakukan pengujian dyno dengan ignition timing standar Setelah mengetahui ignition timing standar, maka dilakukan pengujian daya dan torsi menggunakan dinamometer tipe dc yang dibuat oleh Cussons Technology. Pengambilan data daya dan torsi dilakukan setelah mesin dipasang di testbed dan dihubungkan dengan belt. Belt yang digunakan memiliki spesifikasi B 49 dan rasio pulley yang digunakan yaitu 1 : 2,53. Pengambilan data dilakukan sebanyak tiga kali repetisi pada wide open throttle pada kondisi ini Mengetahui Ignition Timing Standar Mesin Otto 65 cc Ignition timing standar mesin Otto 65 cc diperoleh dengan cara melakukan pembacaan dengan Gambar 2. Pengambilan Data Dynotest.

3 Ignition Timing (degree) Ignition Timing (degree) 2.3. Pengukuran diameter Gear Starter Pengukuran ini berguna untuk perhitungan pergeseran per derajat pengapian, karena posisi trigger pada mesin Otto 65 cc terletak pada gear starter. Hasil pengukuran menggunakan jangka sorong yaitu didapat diameter yaitu 11mm Modifikasi Posisi Pulser Untuk mendapatkan ignition timing yang berbeda, maka dilakukan pergeseran pickup pulser. Rumus yang digunakan dalam menggeser pick up pulser yaitu: Kurva Ignition Timing Standar: Ignition Timing Standar Sehingga untuk merubah 1 o menggeser pick up pulser sejauh timing ignition harus Gambar 3 Kurva Ignition Timing Standar 3.2. Ignition Timing Honda Revo 3. Hasil dan Pembahasan Dari hasil pengujian yang telah dilakukan didapat data sebagai berikut : 3.1. Ignition Timing Standar Nilai derajat yang tercantum merupakan derajat sebelum TMA (BTDC) Tabel 4. 1 Data Ignition Timing Standar ( o BTDC) Rep etisi 1 Rep etisi 2 Rep etisi 3 Ratarata Standar Deviasi 1 15 o 15 o 15 o 15 o o 15 o 15 o 15 o 2 15 o 15 o 15 o 15 o 25 3 o 29 o 3 o o o 4 o 41 o 4.33 o.57 4 o 4 o 4 o 35 o 4 o 4 o 4 o 4 o 4 o 4 o 38 o 38 o 38 o 38 o 38 o Rata-rata.14 Berikut ini adalah data ignition timing standar Honda Revo/Blade dengan CDI BRT Dual Band Honda Revo/Blade pada motor Honda Revo/Blade yang diperoleh dari referensi : Tabel 4. 2 Data Ignition Honda Revo/Blade Ignition Timing 1 1 o 15 1 o 2 1 o o 3 35 o o 4 35 o o Kurva Ignition Timing Honda Revo: Ignition Timing Honda Revo/Blade Gambar 4 Kurva Ignition Timing Honda Revo

4 3.3. Perbandingan Kurva Ignition Berikut ini adalah perbandingan kurva ignition timing standar mesin Otto 65 cc dengan Honda Revo/Blade : Ignition Timing (o BTDC ) Gambar 6 Gear Starter Mesin Otto 65 cc Mesin 65cc Honda Revo/Blade Gambar 5 Perbandingan Kurva Ignition Timing Dari gambar 5 dapat dilihat bahwa mesin Otto 65cc mempunyai ignition timing yang berbeda dengan Honda Revo/Blade, dimana pada mesin Otto 65cc berkisar antara 15 o sampai 38 o, sedangkan pada Honda Revo/Blade berkisar antara 1 o -33 o. Perbedaan ignition timing keduanya yaitu ±5 o. Namun keduanya mempunyai bentuk kurva yang sama, faktor-faktor yang menyebabkan persamaan kurva pengapian ini antara lain : 1. CDI Pada pengujian ini kedua mesin menggunakan CDI yang sama yaitu CDI standar Honda Revo/Blade, yang berarti menghasilkan mapping yang sama. 2. Diameter Trigger Berdasarkan pengukuran, diameter centrifugal clutch pada Honda Revo/Blade adalah 11mm dan mempunyai panjang trigger 37,4mm. Sedangkan trigger pada mesin Otto 65cc terletak pada gear starter, dan diameter gear tempat trigger yaitu 11 mm dan mempunyai panjang trigger 37,4 mm. Dengan CDI dan diameter trigger yang sama, perbedaan ignition timing pada mesin Otto 65 cc disebabkan oleh perbedaan posisi pick up pulser. Posisi pick up pulser mesin Otto 65 cc standar ditetapkan oleh tim riset yang terdahulu. Perbedaan ignition timing ini mungkin dimaksudkan untuk memenuhi kebutuhan mesin Otto 65 cc yang mempunyai spesifikasi yang berbeda dengan Honda Revo/Blade. Tim riset terdahulu membuat ignition timing yang serupa dengan honda revo namun lebih maju (advanced), dikarenakan spesifikasi mesin Otto berkapasitas 65cc yang berbeda, dimana mesin ini merupakan customized engine yang dirancang untuk mengikuti kompetisi hemat energi. Perbedaan spesifikasi yang paling mencolok yaitu di perbandingan bore x stroke, kompresi yang mencapai 1:14, dan oktan bensin yang digunakan mencapai RON 95. Hal ini membuat ignition timing mesin Otto berkapasitas 65cc haruslah berbeda dengan Honda Revo Data Variasi ignition timing Dalam penelitian ini dilakukan 2 variasi ignition timing dengan kondisi sebagai berikut: 1. Kondisi ignition timing advance Kondisi iginition timing advance memiliki selisih sebesar -5 o dari ignition timing standar. Ignition Timing 1 1 o 15 1 o 2 1 o o

5 Torsi (Nm) Daya (watt) 3 35 o o 4 35 o o 2. Kondisi ignition timing retard Kondisi ignition timing retard memiliki selisih sebesar 5 o dari ignition timing standar. Ignition Timing 1 2 o 15 2 o 2 2 o o 3 45 o o 4 45 o o 3.5. Data Dynotest untuk Ignition Timing Standar Berikut ini adalah data yang diperoleh melalui pengujian dyno test dengan ignition timing standar : 3, 2,5 2, 1,5 1,,5, Kurva Daya dan Torsi Mesin 65cc Putaran mesin (rpm) Torsi vs Putaran Daya vs Putaran 4. Kesimpulan Dari penelitian yang telah dilakukan, kesimpulan yang dapat diambil adalah sebagai berikut : 1. Mesin Otto berkapasitas 65 cc mempunyai ignition timing yang berbeda dengan motor Honda Revo dengan CDI yang sama, yaitu antara 15 o -4 o BTDC dan 1 o -33 o BTDC pada Honda Revo dikarenakan posisi pickup pulser yang berbeda. 2. Torsi tertinggi yang dicapai mesin Otto berkapasitas 65 cc dengan ignition timing standar yaitu 2,66 Nm pada putaran mesin 263 rpm. 3. Daya tertinggi yang dicapai mesin Otto berkapasitas 65 cc dngan ignition timing standar yaitu sebesar 733 Watt pada putaran mesin 263 rpm. Referensi [1] Heywood, John B., Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill Int. Ed., New York, [2] M. Khovakh, Motor Vehicle Engines, MIR Publishers, Moscow, [3] Petrovsky, Nikandr A., Marine Internal Combustion Engines, MIR Publishers, Moscow, [4] Pulkrabek, Willard W., Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, Prentice Hall, New Jersey, 23. [5] Serway, Raymond A., John W. Jewwet, Physics for Scientists and Engineers with Modern Physics 7 th Edition, Thomson, California, 27. [6] diakses pada tanggal 1 Juni 214. Dari gambar didapat nilai daya dan torsi tertinggi yang dicapai mesin Otto berkapasitas 65cc. Data ini belum merupakan daya dan torsi maksimum dari mesin satu silinder empat langkah berkapasitas 65 cc, dikarenakan adanya masalah yang terjadi saat pengujian. Namun kurva diatas menunjukkan bahwa mesin Otto 65 cc ini memiliki kenaikan daya dan torsi yang cukup signifikan pada putaran mesin setelah 2 rpm.

6