PENGARUH PENAMBAHAN OIL COOLER EXTERNAL TERHADAP PERFORMANCE MESIN DIESEL

Transkripsi

1 PENGARUH PENAMBAHAN EXTERNAL TERHADAP PERFORMANCE MESIN DIESEL Adnan Surbakti* Politeknik Immanuel, Medan, Sumatera Utara* Abstrak Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui bagaimana pengaruh penambahan Oil Cooler Erxternal terhadap unjuk kerja pada mesin diesel. Pada motor pembakaran dalam, system pelumasan adalah salah satu penopang utama dari kerja sebuah mesin. Semakin baik kualitas oli yang digunakan maka semakin baik pula Performance dan daya tahan sebuah mesin. Dengan adanya penambahan Oil Cooler Erxternal ini membuat temperature oli tersebut tidak terlalu tinggi sehingga pelumasan di dinding selinder dan bagian bagian utama mesin lebih maksimal, otomatis kerja mesin pun menjadi lebih baik. Pada penelitian ini dilakukan metode exprimen dengan menggunakan mesin diesel 2600 cc dan alat uji daya yaitu chasis dynamo meter, menunjukkan bahwa dengan adanya penambahan Oil Cooler Erxternal terjadi kenaikan sebesar 2% lebih dan penurunan pemakaian bahan bakar spesipik (SFC) sebesar 5%. Kata kunci: Oil Cooler Erxternal, mesin diesel, media pendingin air, dan media pendingin collant. Abstract The purpose of this study is about the influence of the adding oil cooler external to the performance of the diesel engine. The combustion motors, the lubrication is one the main of supporting from the performance of the engine. The best oil quality were used to make performance better, and the power of the engine. In adding the oil cooler external. To make the temperature of oil is higher so the lubrication of cylinder board. And the main parts of the engine is more maximum, the automatic of the engine performance is better. This study was used experimental method by using diesel engine 2600cc and the test is chasis dynamo meter, to show that in adding oil cooler external to increase 2% and reduction by using fuel specific (SFC) 5%. The key word : oil cooler external, the diesel engine, the cooler and the coolant cooler. I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Oli (selanjutnya ditulis oil) adalah salah satu penopang utama dari kerja sebuah mesin. Oli juga menentukan performa dan daya tahan dari mesin. Semakin baik kualitas oli yang digunakan, semakin baik pula performa dan daya tahan mesin. Fungsi utama oli adalah sebagai pelumas dan pendingin. Sebagai pelumas, oli melumasi (Lubricating) seluruh komponen bergerak di dalam mesin untuk mencegah terjadinya kontak langsung antar komponen yang terbuat dari logam. Sebagai pendingin, oli harus mampu mengurangi panas yang ditimbulkan oleh gesekan antar komponen yang bergerak pada mesin. Proses pembakaran yang terjadi di dalam dapur pacu mesin akan menimbulkan panas pada komponen-komponen dalam mesin tersebut. Ini tentu akan menyebabkan terjadinya proses keausan yang sangat cepat bila temperaturnya terlalu tinggi terus menerus, maka kualitas oli dapat menurun. Ini menyebabkan penyerapan panas dan pelunasannya tidak akan maksimal lagi. Oleh karena itu dalam penelitian ini akan diberikan piranti tambahan, yaitu, oil cooler. Oil cooler berfungsi untuk mendinginkan pelumas oli agar menjaga temperature oli di mesin tidak terlalu panas. Di Indonesia yang beriklim panas tropis, dengan tingkat kepadatan lalu lintas yang tinggi terutama di kota-kota besar akan menyebabkan kerja mesin menjadi berat. Disamping itu, kualitas pelumas mesin dengan cepat menurun sehingga daya lubrikasi berkurang Identifikasi Masalah Berdasarkan informasi dari pemakai kendaraan bahwa system pelumasan yang tidak sempurna akan mengakibatkan performance mesin tidak sempurna/maksimal, sehingga berpengaruh terhadap faktor yang lain yang berkaitan dengan kerja mesin. Dengan penambahan oil cooler external pada system pelumasan diduga bahwa akan menyempurnakan kerja pelumasan dan diharapkan performance mesin akan lebih baik Perumusan Masalah Daya pada motor merupakan hal yang paling utama dalam oprasionalnya. Besarnya daya pada sebuah motor diesel tergantung dari beberapa pendukungnya dan salah satu 151

2 diantaranya adalah sistem pendingin. Sistem pendingin dapat bekerja dengan sempurna apabila diberi piranti tambahan yaitu oil cooler external. Adapun perumusan masalah pada penelitian ini adalah :. 1. Bagaimana cara meningkatkan kinerja mesin Diesel 2. Seberapa besar pengaruh penggunaan oil cooler external terhadap daya pada mesin diesel 3. Seberapa besar pengaruh pemakaian bahan bakar spesifik terhadap penggunaan oil cooler external Hipotesis Berdasarkan perumusan masalah diatas maka dalam suatu mesin oli adalah salah satu penopang utama dari kinerja suatu mesin. Oli juga menentukan performance dari suatu mesin. Jika temperatur oli didalam mesin terlalu tinggi maka mesin tidak akan mendapatkan kerja yang maksimum, dan oli cenderung menjadi terlalu encer, sehingga pelumasan tidak normal dan menimbulkan keausan pada bagian mesin yang bergesekan. Dengan ditambahkannya oil cooler external pada sistem pendingin diharapkan dapat mencegah over heating sehingga kerja dari mesin dapat maximum Parameter Penelitian dan Variabel Yang Diamati Mencari kondisi optimum masingmasing pengujian menyangkut : Tabel 1 Variabel bebas dan variabel terikat Variabel Bebas Variabel Terikat Media pendingin air, Daya mesin collant,putaran,memakai oil cooler external dan tanpa oil cooler external Media pendingin air, Konsumsi Bahan collant, putaran, Bakar memakai oil cooler external dan tanpa oil cooler external 1.6. Tujuan Penelitian Adapun tujuan penelitian ini adalah : 1. Untuk mencegah terjadinya over heating saat berkendaraan di jalan 2. Untuk meningkatkan kinerja dari motor diesel 3. Memperirit pemakaian bahan bakar Manfaat Penelitian 1. Untuk meningkatkan performance dan daya tahan mesin 2. Menghemat biaya untuk perawatan mesin diesel Batasan dan ruang lingkup penelitian Karena keterbatasan waktu dan untuk mempermudah penelitian maka penelitian ini dibatasi yaitu objek penelitian adalah sebuah motor Diesel 2600 cc dengan variable sebagai berikut : Pendingin oli : menggunakan oil cooler dan tanpa oil cooler 1. Media Pendingin : air dan collant. 2. Putaran (rpm) : 750, 1500, 2250, 3000 dan Pemakaian bahan bakar spesifik 4. Daya motor II TEORI DASAR 2.1. Motor Diesel Motor bakar adalah suatu mesin kalor, yaitu mesin yang dimamfaatkan energy ternal untuk menghasilkan kerja mekanik. Energy ternal yang diubah menjadi energi mekanik tersebut diperoleh dari proses pembakaran bahan bakar. Jika proses pembakaran bahan bakar. Jika proses pembakaran bahan bakar langsung di dalam motor bakar itu sendiri tersebut motor pembakaran dalam (internal combustion engine). Berdasarkan system penyalaan bahan bakarnya, motor bakar dibedakan menjadi motor bensin (spark ingintion engine) dan motor diesel (compression ingintion engine). Motor diesel pertama kali diciptakan seorang ilmuan yang berkebangsaan Jerman yang bernama Rudolf Diesel. Lahir di Perancis pada tahun 1858 dan meninggal dunia tahun Pada tahun 1880 Rudolf Diesel mempromosikan siklus diesel yang tujuannya berfungsi untuk bahan bakar pulverized yang terbakar diudara bertekanan dan bersuhu tinggi. Kenyataanya, motor tidak berfungsi maka diesel menggunakan injector untuk menginjeksikan bahan bakar cair yang akan dikabutkan diudara dengan tekanan dan suhu tinggi sehingga terbakar. Motor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengn motor bensin, proses penyalaanya bukan dengan momen loncatan api listrik. Penyalaan bahan bakarnya dilakukan dengan menyemprotkan bahan bakar ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur tinggi, sebagai akibat dari proses kompresi Proses pembakaran dan bahan bakar Pada gambar 2.1 berikut ini tekanan udara naik selama langkah kompresi berlangsung. Beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA bahan bakar mulai dari semprotkan. Bahan bakar 152

3 akan selalu menguap dan bercampur dengan udara yang sudah bertemperatur tinggi oleh karena temperaturnya sudah melebihi temperatur penyelaan bahan bakar, bahan bakar akan terbakar dengan cepat, waktu yang diperlukan antara saat bahan bakar di semprotkan dengan saat mulai terjadinya pembakaran dinamai periode persiapan pembakaran (1). Waktu persiapan pembakaran bergantung beberapa faktor, antara lain pada temperature udara saat bahan bakar mulai di semprotkan, gerakan udara dan bahan bakar jenis dan derajat pengkabutan bahan bakar serta perbandingan bahan bakar-udara lokal jumlah bahan bakar yang disemprotkan selama periode persiapan pembakaran tidaklah merupakan faktor yang menentukan waktu pembakaran. Sesudah melampaui perstapan pembakaran bahan bakar akan terbakar dengan cepat hal tersebut dapat dilihat pada gambar 2.1 sebagai garis lurus yang menanjak karena proses pembakaran tersebut terjadi dalam proses pengecilan volume (selama itu torak masih bergerak menuju TMA) sampai torak kembali beberapa derajat sudut engkol sesudah TMA, tekanannya masih bertambah besar tetapi laju kenaikan tekanannya berkurang. Hal ini di sebabkan karena kenaikan tekanan yang seharusnya terjadi di kompensasi oleh bertambahnya volume ruang bakar sebagai akibat bergerak naik torak dari TMA ke TMB. Periode pembakaran ketika terjadi kenaikan tekanan yang berlangsung dengan cepat (garis tekanan yang curam dan lurus gari BC pada gambar 2.1 dinamai periode pembakaran cepat (2) periode pembakaran ketika masih terjadi kenaikan tekanan sampai melewati tekanan yang maksimum dalam tahap berikutnya (garis CD gambar 2.1), dinamai periode pembakaran terkendali (3) dalam hal ini jumlah bahan bakar yang masuk kedalam silinder sudah mulai berkurang bahkan sudah dihentikan selanjutnya dalam periode pembakaran lanjutan (4) terjadi proses penyempurnaan pembakaran dan bahan bahan bakar yang belum sempat terbakar. Laju kenaikan tekanan yang terlalu tinggi tidaklah dikehendaki karna dapat menyebabkan beberapa kerusakan. Gambar 1 Tahapan Pembakaran Pada Motor Diesel 2.3 Fungsi Minyak pelumas. Minyak pelumas mesin atau yang lebih dikenal dengan nama oli memang banyak ragam dan macamnya. Bergantung pada penggunaan mesin itu sendiri yang membutuhkan oli yang tepat untuk menambah atau mengawetkan usia pakai (life time) mesin, fungsi dari pelumas adalah sebagai berikut : 1. Mengurangi gesekan Gesekan timbul bila gerakan relative antara 2 benda yang bersentuhan. Gesekan tersebut disebabkan oleh : a. Kekasaran permukaan b. Adhesi c. Reaksi kimia 2. Pendinginan Motor bekerja menghasilkan panas, agar sifat pelumasan tetap baik maka perlu didinginkan dulu dengan ditambah oli cooler untuk menyerap panas. 3. Pembersih (agar tidak cepat aus) Pelumas berfungsi membawa kotoran bak pelumas. Kotoran tersebut adalah : a. Kerak, karena sebagian minyak terbakar b. Serpihan logam yang aus Dari bak, pelumas disaring dulu baru dipakai untuk melumasi kembali. 4. Penyekat (penahan) Pelumas juga mencegah gas pembakaran merembes keluar. Dapat diaplikasikan dengan cara : a. Pada mesin yang telah aus diberi pelumas lebih kental b. Pelumasan jangan berlebih//jangan masuk ke ruang bakar Oli Mineral Oli Mineral berbahan bakar oli dasar (base oli) yang diambil dari minyak bumi yang telah diolah dan disempurnakan. Beberapa pakar mesin memberikan saran agar jika telah biasa menggunakan oli mineral selama bertahun-tahun maka jangan langsung menggantinya dengan oli sinetis dikarenakan oli sintesis umumnya mengikis deposit (sisa) yang telah ditinggalkan oli mineral sehingga tadi terangkat dari tempatnya dan mengalir ke celah-celah mesin sehingga mengganggu pemakaian mesin Kekentalan (Viskositas) Kekentalan merupakan salah satu unsur kandungan oli paling rawan karena berkaitan dengan ketebalan oli atau seberapa besar resistensinya untuk mengalir. Kekentalan oli pelumas berkaitan dengan sejauh mana oli berfungsi sebagai pelumas sekaligus pelindung benturan antara permukaan logam. 153

4 Oli harus mengalir secara cukup agar terjamin pasokannya ke komponen-komponen yang bergerak. Semakin kental oli, maka lapisan yang ditimbulkan akan semakin kental. Lapisan halus pada oli kental memberi kemampuan ekstra menyapu atau membersihkan permukaan logam yang terlumasi. Sebaliknya oli terlalu tebal akan memberi resistensi berlebih mengalirkan oli pada temperatur rendah sehingga mengganggu jalannya pelumasan ke komponen yang dibutuhkan. Untuk itu, oli harus memiliki kekentalan lebih tepat pada temperatur tertinggi atau temperatur terendah ketika mesin dioperasikan. Dengan demikian, oli memiliki grade (derajat) tersendiri yang diatur oleh Society of Automotive Engineers (SAE). Bila pada kemasan oli tersebut tertera angka SAE 5W-30 berarti 5W (Winter) menunjukkan pada suhu dingin oli bekerja pada kekentalan 5 dan pada suhu terpanas akan bekerja pada kekentalan 30, tetapi yang terbaik adalah mengikuti viskositas sesuai permintaan mesin. Umumnya, mobil sekarang punya kekentalan lebih rendah dari 5W-30 karena mesin kerapatan antara komponen makin tipis dan juga banyak celah-celah kecil yang hanya bisa dilalui oleh encer, tidak baik menggunakan oli kental (20W-50) pada mesin seperti ini karena akan mengganggu debit aliran oli pada mesin dan butuh semprotan lebih tinggi Daya Motor (Brake Horse Power) Merupakan daya (kerja per satuan waktu) yang diberikan ke poros penggerak oleh motor yang dikenal dengan daya kuda pengereman (brake horse power, Bhp) biasanya dinyatakan dalam satuan watt atau daya kuda (HP) Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Specific Fuel Consumption) Menyatakan ukuran pemakaian bahan bakar oleh suatu motor, pada umumnya dinyatakan dengan dalam satuan massa bahan bakar per satuan keluar daya atau juga dapat didefenisikan dengan jumlah bahan bakar yang dikonsumsi oleh motor untuk menghasilkan tenaga 1 HP selama 1 jam. Besarnya konsumsi bahan bakar dapat ditentukan berdasarkan persamaan berkut : Dimana : m Sfc = massa bahan bakar yang dikonsumsi (Kg) m p.v (dimana p = rapat jenis bahan bakar (kg/cm 3 ), v = volume pemakaiannya (cm 3 ) BHP = daya yang dihasilkan t motor (HP) = waktu yang dibutuhkan oleh motor untuk mengkonsumsi bahan bakar sebanyak m Kg (detik) Efisiensi thermis didefinisikan sebagai efisiensi pemamfaatan kalor dari bahan bakar untuk diubah menjadi energy mekanis. Dimana efisiensi thermis dapat dirumuskan sebagai berikut : (modul praktikum prestasi mesin (2005,p.50). n th = x 100% 2.8. ANOVA dan Besarnya Kontribusi Budiyono, Statistika untuk Penelitian. Surakarta: Sebelas Maret University Press analisis varians anova digunakan sebagai metode Statistic untuk menginterpretasikan data data hasil eksperimen yaitu suatu teknik perhitungan yang memungkinkan secara kuantitatif memperkirakan kontribusi dari setiap factor pada semua pengukuran respon. Penelitian ini menggunakan analisis varians dua arah karena dalam penelitian terdapat data eksperimen yang lebih dari satu factor dan lebih dari dua level. Analisis varians dua arah juga sangat cocok untuk perhitungan derajat kebebasan, jumlah kuadrat serta perhitungan terhadap rerata jumlah kuadrat. III METADOLOGI PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian a. Tempat penelitian : Laboratorium pengujian Otomotif Fakulitas Teknik Universitas Negeri Medan Jalan Pancing Medan Estate. b. Waktu penelitian : Penelitian dilaksanakan pada bulan Mei 2014, sampai bulan Maret Dalam rentan waktu ini termasuk survei pendahuluan, penyusunan proposal, seminar profosal, pelaksanaan eksprimen, seminar hasil, ujian tesis dan penggandaan Metode Pelelitian Metode yang dipilih dalam penelitian ini adalah metode eksprimen, dengan metode peneliti. 1. Sistematika Penelitian Penelitian ini diawali dengan observasi pendahuluan, kegiatannya meliputi studi lapangan, studi literature dan pengambilan data awal. Tahap berikutnya adalah melakukan eksprimen dengan kombinasi variable dan level 154

5 Daya (KW) Daya (kw) Daya (kw) Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 6 No. 3 levelnya. Data hasil pengujian dianalisis kemudian dilakukan optimasi penggunaan media pendingin untuk memperoleh hasil pembakaranbahan bakar yang optimum sehingga menghasilkan bahan bakar yang hemat dan daya mesin yang maximal. 1. Obyek Penelitian Dalam hal ini objek penelitiannya adalah analisa pengaruh penggunaan oil cooler eksternal dengan menggunakan media pendingin antara air dan collant terhadap konsumsi bahan bakar dan daya mesin. 2. Subjek Penelitian Dalam hal ini subjek penelitian ini adalah mesin mobil angkutan. 3. Instrument Penelitian Pengambilan data dalam penelitian ini adalah data tentang daya, pemakaian bahan bakar dan variasi putaran mesin serta jenis media pendingin. 4. Instalasi Peralatan Uji Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah mobil penumpang 2600 cc kapasitas 8 penumpang, selang pengukur bahan bakar dan diberi sekala. 5. Alat Ukur Alat ukur yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: a. Gelas Ukur b. Stop Watch c. solar pada gelas ukur. d. Taco Meter e. Selang f. Dinamometer : 6. Bahan untuk pengujian collant dan air, dua unit mobil pribadi yang menggunakan oil cooler external dan yang tidak menggunakan oil cooler external. Dari grafik gambar diatas dapat dilihat bahwa hubungan antara putaran mesin dan daya adalah : 1. Semakin besar putaran maka semakin besar pula daya yang dihasilkan baik yang menggunakan media pendingin air maupun media pendingin collant. 2. Dengan menggunakan media pendingin collant maka daya yang dihasilkan lebih besar bila dibandingkan dengan media pendingin air. 3. Dengan menggunakan media pendingin collant, daya yang dihasilkan lebih besar karena penggunaan media pendingin coolant temperatur mesin lebih stabil. 4. Dengan menggunakan media pendingin coolant maka daya yang berubah menjadi daya efektive menjadi lebih besar Media Pendingin Air Media Pendingin Coolan Radiator Gambar 3 Grafik Respon Rerata Daya Mesin (KW) pada mesin yang memakai Oil Cooler IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 1 1 Grafik Respon Rerata Tanpa Oil Cooler Terhadap Daya (kw) Media pendingin Air 55.0 Medi Pendingin Coolant rpm rpm 3750 rpm Gambar 2 Grafik Hubungan antara Putaran dan Daya Pada Mesin yang tidak Memakai Oil Cooler Gambar 4 Grafik Respon Penggunaan Oil Cooler dan tanpa Oil Cooler terhadap Daya Mesin dengan media pendingin air 155

6 BBM (cc/det) BBM (cc/det) Daya (kw) BBM (cc/det) Jurnal Ilmiah TEKNOBIZ Vol. 6 No. 3 cairan coolan radiator cairan coolan radiator Gambar 5 Grafik Respon Rerata Pengaruh Oil Cooler dan tanpa Oil Cooler terhadap Daya Mesin dengan cairan Coolan Radiator Media Pendingin Air Media Pendingin Coolan Radiator Gambar 8 Grafik Respon Rerata pemakaian Oil Cooler dan tanpa Oil Cooler terhadap Pemakaian bahan bakar (cc/det) dengan cairan Coolan Radiator Pengaruh penggunaan oil cooler external pada mesin diesel mendapatkan daya mesin yang optimal (terjadi peningkatan daya dan pengurangan pemakaian bahan bakar spesifik). Untuk putaran yang sama dan media pendingin yang sama pengaruh antara putaran dan daya pengaruh kontribusinya dapat di lihat seperti tabel di bawah ini: Gambar 6 Grafik Respon Rerata Konsumsi Bahan Bakar (cc/det) Pada mesin Tanpa Oil Cooler Media Pendingin Tabel 2 Pengaruh Kontibusi Daya Putar an Air Coolant Tanpa Memak ai Oil Cooler 15,83 29,5 61,16 100,33 110,83 20,08 49,35 80, ,6 Memakai Oil Cooler 16, , Kontrib usi Rata Rata 1,77% 2,42% V KESIMPULAN DAN SARAN Gambar 7 Grafik Respon Rerata Pengaruh Oil Cooler dan tanpa Oil Cooler terhadap Konsumsi Bahan Bakar (cc/det) memakai cairan air di tangki radiator 5.1 Kesimpulan Kesimpulan yang dapat diambil berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan selama prosespenelitian adalah sebagai berikut: 1. Untuk setiap putaran baik dengan media pendingin oil cooler maupun media pendingin air dibandingkan antara mesin diesel yang menggunakan pendingin oli (oil cooler) maka dayanya meningkat. Dari pembahasan diatas diperoleh 156

7 peningkat daya dengan menggunakan media pendingin air 1,77% dan collant 2,42%. 2. Untuk setiap putaran baik dengan media pendingin oil cooler maupun media pendingin air dibandingkan antara mesin diesel yang menggunakan pendingin oli (oil cooler) maka pemakaian bahan bakar (SFC) menjadi lebih irit, dan dari pembahasan diatas diperoleh pengiritan pemakaian bahan bakar yaitu, dengan media pendingin air lebih irit 5,15% dan collant 3,47%. 3. Penggunaan oil cooler saat yang tepat bagi motor diesel dengan beban berat, aagar tidak terjadi over heating. 5.2 Saran Berdasarkan temuan pada hasil penelitian maka peneliti menyampaikan beberapa saran, yaitu: 1. Kepada pemilik kendaraan agar memperhatikan sistim pelumasan mesin, apakah sistim oil cooler bekerja atau tidak berfungsi, jika tidak berfungsi agar melakukan tindakan perbaikan. 2. Kepada produk otomotif khususnya otomotif motor diesel pada sistem Daftar Pustaka pelumasan motor diesel putaran tinggi agar menambah piranti tambahan yaitu pendingin oli (oil cooler). 1. Arismunandar, Wiranto dan Tsuda, Koichi, 1983, Motor Diesel Putaran Tinggi. Jakarta : Pradnya Paramita 2. Arismunandar, Wiranto Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Penerbit : ITB 3. Holman, J.P., 1994, Perpindahan Kalor (Edisi 6), Jakarta : Penerbit Erlangga. 4. Maleev, V.L., M.E., DR.A.M., Priambodo, Bambang, IR.,., Operasi Dan Pemeliharaan Mesin Diesel, Penerbit : Erlangga, Jakarta 5. TOYOTA, Materi Pelajaran Engine Group New Step II, PT. TOYOTA ASTRA MOTOR Jakarta. 6. Wikipedia ensiklopedia bebas berbahasa Indonesia, Oli, 22/11/2009. http: //id.wikipedia.org/wiki/oli. 157