BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA

Transkripsi

1 BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Identifikasi Kendaraan Gambar 4.1 Yamaha RX Z Spesifikasi Yamaha RX Z Mesin : - Tipe : 2 Langkah, satu silinder - Jenis karburator : karburator jenis piston - Sistem Pelumasan : Super lube (pelumasan tekan) - Tipe : Oli 2T untuk pendingan - Kapasitas tangki oli : 1,2 Liter - Sistem pendingin : Pendingin udara - Sistem pengapian : AC- CDI - Diameter x Langkah : 56,0 x 54,0 mm - Isi silinder : 133 cc - Perbandingan kompresi : 7 : 1 - Daya maksimum : 15 KW (20 PS) pada 8,500 rpm - Torsi maksimum : 18,1 N-m (1,85 kgf-m) pada 7,500 rpm LAPORAN TUGAS AKHIR 64

2 Penggerak rantai : - Tipe kopling : Plat majemuk basah (Kopling Mekanis) - Mekanisme Transmisi : Manual - Tipe : 6 kecepatan, konstan mesh - Tipe : Gigi - Perbandingan : 3,272 (72/22) Sistem penggerak akhir : - Sistem stater : Primary kick (engkol) - Tipe : Pengerak rantai - Panjang rantai : 428h - Ukuran sprocket depan : 14 - Ukuran sprocket belakang : 38 - Kapasitas oli mesin : 0,87 ltr Rangka : - Tipe : Rangka Tipe Cradle Rangkap - Sudut caster : 24 - Jarak : 90 mm - Suspensi depan : Tipe teleskopik fork - Suspensi belakang : Tipe DUAL SHOCK (Swing arm) Tipe rem : - Depan : Rem Cakram / Piringan (disc brake) - Belakang : Rem Trombol (drum brake) Tipe roda Ban depan Tipe Ukuran : Jari-jari : IRC NF25 tube : 80/ H Ban belakang Tipe Ukuran : IRC NR64 Tube : 90/ H LAPORAN TUGAS AKHIR 65

3 Bagian-bagian yang dimodifikasi pada silinder blok 4.2 Gambar. Gambar lubang pada silinder blok sebelum di oversize 4.3 Gambar. Gambar lubang pada silinder blok sesudah di oversize Dimana untuk membandingkan silinder blok yang masih standard dan yang sudah di oversize dapat dilihat dari permukaan pada semua lubang silinder blok lebih besar dibandingkan dengan yang masih standar. LAPORAN TUGAS AKHIR 66

4 4.2 Hasil Pengujian Data Pengujian Daya dan Torsi (Sebelum Modifikasi) Tabel 4.1 Daya dan Torsi Daya Putaran Daya Torsi Dynotest Mesin Dynotest (kw) (Nm) (HP) Roller RPM LAPORAN TUGAS AKHIR 67

5 Losses -5.3HP -4.1N*M Total Engine 32.6HP 25.30N*M Test Name Ma Power Max Torque Temperatur Humidity TESTRXZ1 27.3(32.6)/ (25.30)/ ⁰C 60% Pressure Date/Time Spotdyno Dynamometer Roller Inertia 1000,0 mbar 5/4/ :04 V3.1 SD Data Pengujian Daya dan Torsi (Sesudah Modifikasi) Tabel 4.2 Daya dan Torsi Putaran Mesin Daya Dynotest (HP) Daya Dynotest (kw) Torsi (Nm) Roller RPM LAPORAN TUGAS AKHIR 68

6 Losses -5.3HP -4.1N*M Total Engine 32.6HP 25.30N*M Test Name Ma Power Max Torque Temperatur Humidity TESTRXZ2 20.4(30.7)/ (22.17)/ ⁰C 85% Pressure Date/Time Spotdyno Dynamometer Roller Inertia mbar 1/8/2012 4:57 V3.1 SD LAPORAN TUGAS AKHIR 69

7 4.2.3 Data Pengujian Konsumsi Bahan Bakar (Sebelum Modifikasi) Tabel 4.3 Pengujian ke-1 Konsumsi Bahan Bakar No Waktu (detik) Putaran Mesin Pemakaian bahan bakar (ml/s) Tabel 4.4 Pengujian ke-2 Konsumsi Bahan Bakar No Waktu (detik) Putaran Mesin Pemakaian bahan bakar (ml/s) Tabel 4.5 Pengujian ke-3 Konsumsi Bahan Bakar No Waktu (detik) Putaran Mesin Pemakaian bahan bakar (ml/s) LAPORAN TUGAS AKHIR 70

8 4.2.4 Data Pengujian Konsumsi Bahan Bakar (Sesudah Modifikasi) Tabel 4.6 Pengujian ke-1 Konsumsi Bahan Bakar No Waktu (detik) Putaran Mesin Pemakaian bahan bakar (ml/s) Tabel 4.7 Pengujian ke-2 Konsumsi Bahan Bakar No Waktu (detik) Putaran Mesin Pemakaian bahan bakar (ml/s) Tabel 4.8 Pengujian ke-3 Konsumsi Bahan Bakar No Waktu (detik) Putaran Mesin Pemakaian bahan bakar (ml/s) LAPORAN TUGAS AKHIR 71

9 4.2.5 Data Pengujian Emisi Gas Buang Pengujian emisi gas buang sepeda motor dilakukan untuk mengetahui karakterisitik gas atau zat-zat yang dihasilkan dari proses pembakaran pada sepeda motor. Yang selanjutnya akan dibandingkan dengan peraturan pemerintah tentang emisi gas buang kendaraan bermotor (sepeda motor). Dari hasil pengujian emisi gas buang pada sepeda motor Yamaha RX Z di dapat : Tabel 4.9 Pengujian Emisi Gas Buang Putaran idle 1200 rpm (Sebelum Modifikasi) No Karakteristik Nilai 1 CO 1.71% 2 HC 9999 ppm 3 CO2 0.90% 4 O % 5 AFR 0 Tabel 4.10 Pengujian Emisi Gas Buang Putaran idle 1200 rpm (Sesudah Modifikasi) No Karakteristik Nilai 1 CO 1.72% 2 HC 6742 ppm 3 CO2 2.90% 4 O % 5 AFR Hasil Perhitungan dan Analisa Daya dan Torsi Data hasil pengujian daya dan torsi pada tabel diatas, dapat dihitung menggunakan persamaan- persamaan yang ada pada tabel hasil perhitungan dibawah ini. N = T. ω LAPORAN TUGAS AKHIR 72

10 Dimana : N = Daya (watt) T = Torsi (Nm) ω = 2 60 n (rad/s) n = Putaran poros engkol T = F x r Dimana : T = Torsi F = Gaya r = 0,5 langkah piston (konstan) F = P / A Dimana : P = Tekanan dalam ruang bakar A = Luas penampang bahan bakar (bore) Tabel 4.11 Hasil Perhitungan Daya dan Torsi (Sebelum Modifikasi) Putaran Mesin Daya Dynotest Daya Dynotest Torsi Roller (HP) (kw) (Nm) RPM LAPORAN TUGAS AKHIR 73

11 Tabel 4.12 Hasil Perhitungan Daya dan Torsi (Sesudah Modifikasi) Putaran Mesin Daya Dynotest (HP) Daya Dynotest (kw) Torsi (Nm) Roller RPM LAPORAN TUGAS AKHIR 74

12 Gambar 4.4 Grafik Hasil Perhitungan Daya Poros / Daya Dynotest Terhadap Putaran Mesin LAPORAN TUGAS AKHIR 75

13 Analisa : Dari hasil pengujian standar didapatkan daya maksimum sebesar 15,6 hp pada putaran mesin 7408 rpm, sedangkan daya maksimum pada hasil pegujian modifikasi yaitu sebesar 20,4 hp pada putaran mesin 9577 rpm. Tetapi untuk hasil modifikasi dayanya turun pada putaran rendah, ini disebabkan dari karburator yang tidak di stel dengan tepat. Kesalahan dalam penyetelan karburator dapat menyebabkan campuran bahan bakar dan udara terlalu kaya atau terlalu miskin yang berakibat engine tidak bekerja dengan sempurna. Campuran miskin atau kaya berarti suplay bahan bakar terlalu sedikit atau berlebih. Gambar 4.5 Grafik Hasil Perhitungan Torsi Terhadap Putaran Mesin Analisa : Dari hasil pengujian standar didapatkan torsi maksimum sebesar 15,37 Nm pada putaran mesin 6330 rpm, sedangkan torsi maksimum pada hasil pengujian modifikasi yaitu sebesar 15,63 Nm pada putaran mesin 9060 rpm. Tetapi untuk hasil modifikasi torsinya turun pada putaran rendah, ini disebabkan dari karburator yang tidak di stel dengan tepat. Kesalahan dalam penyetelan karburator dapat menyebabkan campuran bahan bakar LAPORAN TUGAS AKHIR 76

14 dan udara terlalu kaya atau terlalu miskin yang berakibat engine tidak bekerja dengan sempurna. Campuran miskin atau kaya berarti suplay bahan bakar terlalu sedikit atau berlebih Konsumsi Bahan Bakar (m f ) Pemakaian bahan bakar dinyatakan dalam kg/h, maka jumlah bahan bakar yang terpakai sebanyak 10cc dalam detik adalah : m f = 10 SG x t bb 3600 x 1000 (kg/h) Dimana : t = Waktu pemakaian bahan bakar sebanyak 10 cm 3 bb = Massa jenis (bensin 0,7329 gr/cm 3 ) SG = Spesifik Gravity Bensin (0,74) Bahan bakar spesifik merupakan parameter penting untuk sebuah motor yang berhubungan erat dengan efisiensi termal motor. Bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan setiap kw daya motor. B e = m N f e (kg/kwh) m f = Dimana : m f = Konsumsi bahan bakar Be = Bahan bakar spesifik ρ bb = Massa jenis bahan bakar bensin 0,7329 gr/cm 3 SG = 0.74 LAPORAN TUGAS AKHIR 77

15 Tabel 4.13 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Rata-rata (Sebelum Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi bahan bakar (1) (ml/s) Konsumsi bahan bakar (2) (ml/s) Konsumsi bahan bakar (3) (ml/s) Konsumsi bahan bakar rata-rata (ml/s) Tabel 4.14 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar (m f ) (Sebelum Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi bahan bakar ratarata (ml/s) Konsumsi bahan bakar (Mf) (kg/h) Tabel 4.15 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar Rata-rata (Sesudah Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi bahan bakar (1) (ml/s) Konsumsi bahan bakar (2) (ml/s) Konsumsi bahan bakar (3) (ml/s) Konsumsi bahan bakar rata-rata (ml/s) LAPORAN TUGAS AKHIR 78

16 Tabel 4.16 Hasil Perhitungan Konsumsi Bahan Bakar (m f ) (Sesudah Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi bahan bakar ratarata (ml/s) Konsumsi bahan bakar (Mf) (kg/h) Gambar 4.6 Grafik Hasil Perhitungan Bahan Bakar Terhadap Putaran Mesin Analisa: Perhitungan dari data hasil pengujian, dimana pada putaran mesin 1200 rpm sampai 7000 rpm bahan bakar yang digunakan terus meningkat. Nilai konsumsi bahan bakar maksimum sebesar 4,56 kg/h pada putaran mesin 7000 rpm sedangkan nilai konsumsi bahan maksimum pada pengujian modifikasi sebesar 4,67 kg/h pada putaran mesin 7000 rpm. LAPORAN TUGAS AKHIR 79

17 4.3.3 Bahan bakar Spesifik (Be) Pemakaian bahan bakar spesifik merupakan parameter penting yang berhubungan erat dengan efisiensi termal motor. Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per satuan jam untuk menghasilkan setiap kw daya motor. B e = m N f e (kg/kwh) Tabel 4.17 Hasil Perhitungan Bahan Bakar Spesifik (Be) (Sebelum Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi Bahan - bakar (m f ) (Kg/h) Daya Dynotest / Daya Poros (kw) Bahan -bakar spesifik (Be) (kg/kwh) Tabel 4.18 Hasil Perhitungan Bahan Bakar Spesifik (Be) (Sesudah Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi Bahan - bakar (m f )) (Kg/h) Daya Dynotest / Daya Poros (kw) Bahan -bakar spesifik (Be) (kg/kwh) LAPORAN TUGAS AKHIR 80

18 Gambar 4.7 Grafik Hasil Perhitungan Bahan Bakar Spesifik (Be) Terhadap Putaran Mesin Analisa: Nilai bahan bakar spesifik terhadap daya dan putaran mesin cenderung naik. Dimana nilai maksimum bahan bakar spesifik standar sebesar 0,41 kg/kwh pada putaran mesin 3250 rpm dan dimana nilai maksimum bahan bakar spesifik modifikasi sebasar 1,51 kg/kwh pada putaran mesin 3250 rpm Tekanan Efektif Rata- Rata (Pe) Tekanan efektif rata-rata didefinisikan sebagai tekanan efektif dari fluida kerja terhadap torak sepanjang langkahnya untuk menghasilkan kerja persiklus. P e = Dimana : V L N x z x n x a (Kg/cm 2 ) P e = Tekanan efektif rata-rata, kg/cm 2 N = Daya motor, HP n = Putaran poros engkol, rpm V L = Volume langkah, cm 3 z = Jumlah silinder a = Jumlah siklus per putaran = 1 untuk motor 2 langkah LAPORAN TUGAS AKHIR 81

19 = untuk motor 4 langkah Tabel 4.19 Hasil Perhitungan Tekanan Efektif Rata- Rata (Pe) (Sebelum Modifikasi) Putaran Mesin Daya (HP) Volume langkah (cc) Jumlah siklus per putaran (a) Jumlah Piston (z) Tekanan efektif rata2 (Pe) (kg/cm 2 ) LAPORAN TUGAS AKHIR 82

20 Tabel 4.20 Hasil Perhitungan Tekanan Efektif Rata- Rata (Pe) (Sesudah Modifikasi) Putaran Mesin Daya (HP) Volume langkah (cc) Jumlah siklus per putaran (a) Jumlah Piston (z) Tekanan efektif rata2 (Pe) (kg/cm 2 ) LAPORAN TUGAS AKHIR 83

21 Gambar 4.8 Grafik Hasil Perhitungan Tekanan Efektif Rata-rata (Pe) Terhadap Putaran Mesin Analisa : Perhitungan dari data hasil pengujian standar didapatkan nilai maksimum tekanan efektif rata-rata yaitu kg/cm 2 pada putaran mesin 6330 rpm. Sedangkan dari perhitungan dari data hasil pengujian modifikasi di dapat nilai maksimum tekanan efektif rata-rata yaitu kg/cm 2 pada putaran mesin 9060 rpm Efisiensi Keseluruhan ( k ) Efisiensi keseluruhan menyatakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap daya bahan bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu. Perhitungan efisiensi mekanik pada putaran LAPORAN TUGAS AKHIR 84

22 mesin 4000 rpm menggunakan silinder blok standard adalah sebagai berikut : N B.bakar = m f (Kg/h) x nilai kalor bensin / 1000 (kw) = 3,01 x / 1000 = 32,13 kw Dimana : m f Nilai kal. bensin = Konsumsi bahan bakar (kg/h) = (kkal/kg) Setelah didapatkannya nilai N B.bakar maka dapat dilanjutkan dengan menghitung nilai efisiensi keseluruhannya, dimana nilai daya poros yang dihasilkan silinder blok standard pada putaran 4000 rpm sudah diketahui yaitu sebesar kw. k k 4.25 kw 32.13kW 0, % Dan untuk Perhitungan efisiensi mekanik pada putaran mesin 6000 rpm menggunakan silinder blok hasil modifikasi adalah sebagai berikut : N N Poros B.bakar N B.bakar = m f (Kg/h) x nilai kalor bensin / 1000 (kw) = 4.10x / 1000 = kw k 5.97 kw 43.76kW 0, % Dari hasil perhitungan di atas didapatkan tabel dan grafik sebagai berikut : LAPORAN TUGAS AKHIR 85

23 Tabel 4.21 Hasil Perhitungan Efisiensi Keseluruhan ( k ) (Sebelum Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi bahan bakar (Mf) (kg/h) Laju Kalor Bahan - bakar (kw) Daya Dynotest / Daya Poros (kw) Efisiensi keseluruhan (ɳ m )(%) ɳ m rata-rata (%) Tabel 4.22 Hasil Perhitungan Efisiensi Keseluruhan ( k ) (Sesudah Modifikasi) Putaran Mesin Konsumsi bahan bakar (Mf) (kg/h) Laju Kalor Bahan - bakar (kw) Daya Dynotest / Daya Poros (kw) Efisiensi keseluruhan (ɳ m )(%) ɳ m rata-rata (%) LAPORAN TUGAS AKHIR 86

24 Gambar 4.9 Grafik Hasil Perhitungan Tekanan Efisiensi Keseluruhan (ɳ m )(%) Terhadap Putaran Mesin Analisa: Perhitungan dari data hasil pengujian standar didapatkan nilai efisiensi maksimum sebesar 22,82% pada putaran 7000 rpm dan nilai efisiensi rata-rata sebesar 16,60%. Sedangkan perhitungan dari data hasil pengujian modifikasi didapat nilai efisiensi maksimum sebesar 13,02% pada putaran 7000 rpm dan nilai efisiensi rata-rata sebesar 12,38% Efisiensi Termal ( t ) Perbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang dimasukkan pada proses pembakaran bahan bakar disebut efisiensi termal dan ditentukan sebagai berikut : 1- t Dimana : 1 r k 1 t = efisiensi termal (%) r = rasio kompresi k = nilai kalor spesifik bahan bakar bensin LAPORAN TUGAS AKHIR 87

25 Dan efisiensi termal hasil perhitungan adalah sebagai berikut : 1- t 1- t t 0, , , 4 t 54 % Emisi gas buang sepeda motor Pengujian emisi gas buang sepeda motor dilakukan untuk mengetahui karakterisitik zat yang dihasilkan dari proses pembakaran pada sepeda motor. Yang selanjutnya akan dibandingkan dengan peraturan pemerintah tentang emisi gas buang kendaraan bermotor (sepeda motor). Tabel 4.23 Pengujian emisi gas buang pada putaran 1200 rpm (idle) (Standar) No Karakteristik Nilai 1 CO 1.71% 2 HC 9999 ppm 3 CO2 0.90% 4 O % 5 AFR 0 Tabel 4.24 Pengujian emisi gas buang putaran 1200 rpm (idle) (Modifikasi) No Karakteristik Nilai 1 CO 1.72% 2 HC 6742 ppm 3 CO2 2.90% 4 O % 5 AFR 0 LAPORAN TUGAS AKHIR 88

26 Analisa: Sepeda motor Yamaha RX Z yang telah di uji emisi pada putaran idle kadar CO dari hasil pengujian modifikaasi mengalami kenaikan sedangkan HC nya mengalami penurunan, tetapi telah lolos uji emisi yaitu masuk pada kriteria peraturan pemerintah dalam hal uji emisi gas buang, karena kadar hidrokarbon (HC) dan karbon monoksida (CO) yang dihasilkan di bawah ambang batas kadar hidrokarbon (HC) dan karbon monoksida (CO) yang telah ditetapkan oleh pemerintah. Yaitu untuk hidrokarbon (HC) sebesar ppm sedangkan untuk karbon monoksida (CO) sebesar 4,5 %. LAPORAN TUGAS AKHIR 89