TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH PEMAKAIAN KABEL BUSI CARBON 9,3 MM DENGAN SPARK PLUG BOOSTER PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH PEMAKAIAN KABEL BUSI CARBON 9,3 MM DENGAN SPARK PLUG BOOSTER PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Dalam Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1) Pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri Universitas Mercu Buana Disusun oleh : Nama : Rudi Haryanto NIM : PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI UNIVERSITAS MERCU BUANA JAKARTA 2008

2 LEMBAR PENGESAHAN ANALISA PENGARUH PEMAKAIAN KABEL BUSI CARBON 9,3 MM DENGAN SPARK PLUG BOOSTER PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH Disetujui dan diterima oleh : Dosen Pembimbing Koordinator Tugas Akhir (Dr. Mardani ali Sera, M. Eng) (Nanang Ruhiyat, ST. MT) i

3 SURAT PERNYATAAN Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Rudi Haryanto NIM : Jurusan Fakultas : Teknik Mesin : Teknologi Industri Menyatakan dengan ini sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul ANALISA PENGARUH PEMAKAIAN KABEL BUSI CARBON 9,3 MM DENGAN SPARK PLUG BOOSTER PADA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH merupakan hasil pemikiran serta karya sendiri, Tidak dibuat oleh pihak lain atau mengcopy tugas akhir orang lain, Kecuali kutipan-kutipan sebagai referensi yang telah disebutkan sumbernya. Jakarta, Mei 2008 Rudi Haryanto. ii

4 ABSTRAK Persaingan dibidang otomotif yang semakin ketat menuntut inovasi untuk meningkatkan kinerja mesin. Salah satunya adalah mengubah pemakaian kabel busi standar dengan kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster. Dalam pengujian terdapat beberapa parameter yang diperhatikan, yaitu : torsi, daya poros, laju konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik, efisiensi thermal. Penelitian dilakukan pada putaran poros 1500 rpm sampai 4000 rpm. Pengukuran dilakukan terhadap konsumsi bahan bakar, beban, putaran dan laju alir masing-masing dengan alat ukur neraca beban, tachometer, fuel gauge, stop watch dan thermometer, sedangkan mesin yang digunakan adalah motor bensin Kijang Type 4K 1300 cc. Dari hasil penelitian menunjukan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster dapat meningkatkan unjuk kerja mesin dibandingkan dengan Kabel Busi Standar. Torsi yang dihasilkan pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster lebih besar 18,10 % dari pada kabel busi standar. Daya poros yang dihasilkan pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster meningkat pada putaran tinggi sebesar 18,36 % dari kabel busi standar, serta konsumsi bahan bakar yang lebih irit 0,87 % pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster dan efisiensi thermal sebesar 4,65 % pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster. Kata Kunci: Kabel Busi Carbon 9,3 mm Dengan Spark Plug Booster, Kerja Mesin, Momen Torsi, Daya Poros, Konsumsi Bahan Bakar, Konsumsi Bahan Bakar Spesifik, Efisiensi Thermal. iii

5 KATA PENGANTAR P uji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT segala berkat dan rahmatnya yang telah memberikan nikmat sehat wal afiat selama penyusunan dan selesainya tugas akhir ini. Dengan judul Analisa Pengaruh Pemakaian Kabel busi Carbon 9,3 mm Dengan Spark Plug Booster Pada Motor Bensin Empat Langkah. Penulisan tugas akhir ini untuk melengkapi persyaratan dalam menyelesaikan program pendidikan sarjana Jurusan Teknik Mesin Universitas Mercu Buana. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir. Yuriadi, Msc. Selaku Dekan FTI. 2. Bapak DR. Mardani Ali Sera, M.Eng. selaku dosen pembimbing yang selalu meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing serta mengarahkan penulis selama penyusunan tugas akhir ini. 3. Bapak Nanang Ruhiyat. ST. selaku kordinator tugas akhir. 4. Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri, khususnya di Jurusan Teknik Mesin Mercu Buana, yang telah memberikan ilmunya dalam menjalani perkuliahan dan memberikan semangat sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan. 5. Bapak Ir.Rifki Darmawan, selaku ketua Lab Mesin ISTN iv

6 6. Bapak Edy, selaku pembimbing dalam melakukan pengujian di Lab Mesin ISTN 7. Kedua orang tua dan segenap anggota keluarga yang telah memberikan dorongan, semangat, motivasi dan do a yang selalu mengiringi disetiap langkahku, serta dukungan moril maupun materil dalam pelaksanaan dan penyusunan tugas akhir ini. 8. Mahasiswa Teknik Mesin Universitas Mercu Buana, khususnya angkatan 2002 yang telah memberikan semangat. 9. Semua pihak yang tidak dapat disebutkan namanya satu persatu yang sudah memberikan motivasi, dorongan semangat dan membantu untuk mencapai ini semua. Penulis juga menyadari bahwa dalam penyusunan tugas akhir ini banyak terdapat kekurangan, oleh karena itu penulis mengharapkan masukan-masukan dan kritik saran yang membantu penulis agar dikemudian hari penulis dapat membuat makalah-makalah yang lebih baik. Penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi rekan-rekan mahasiswa khusnya fakultas teknik jurusan mesin. Jakarta, 26 Mei 2008 Penulis Rudi Haryanto v

7 DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN... i LEMBAR PERNYATAAN... ii ABSTRAK...iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR TABEL... ix DAFTAR GAMBAR... x DAFTAR SIMBOL... xii BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan penelitian Metode Penelitian Pembatasan Masalah Sistematika Penulisan... 3 BAB II LANDASAN TEORI Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah Bagian-bagian Motor... 9 vi

8 2.3. Siklus Ideal Sistem Pengapian Busi Kabel Busi (Kabel Tegangan Tinggi) Kabel Busi Standar Kabel Busi Carbon 9,3 mm Spark Plug Booster Langkah Pemasangan Spark Plug Booster Parameter Pengujian Momen Torsi Daya Poros Efektif Konsumsi Bahan Bakar Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Efisiensi Thermal BAB III PENGUJIAN MESIN Deskripsi Alat Uji Jenis kabel Busi Yang Digunakan Kalibrasi Alat Ukur Alat-alat Pengujian Batasan Pengujian Prosedur Pengujian Persiapan Pengujian vii

9 Cara Menghidupkan Mesin Prosedur Pengambilan Data Prosedur Mematikan Mesin BAB IV PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN Data Hasil Pengujian Perhitungan Hasil Pengujian Perhitungan Hasil Pengujian Kabel Busi Standar Perhitungan Hasil Pengujian kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster Analisa Data Hasil Perhitungan Torsi Daya poros Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efisiensi Thermal BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN viii

10 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Data Spesifikasi Mesin Kijang..37 Tabel 4.1. Data Pengujian Kabel Busi Standar Tabel 4.2. Data Pengujian Kabel Busi Carbon 9,3 mm dan Spark Plug Booster. 48 Tabel 4.3. Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Standar Tabel 4.4. Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dan Spark Plug Booster 54 ix

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah... 8 Gambar 2.2. Blok Silinder Gambar 2.3. Poros Engkol Gambar 2.4. Piston Gambar 2.5. Ring pada Piston Gambar 2.6. Batang Penggerak Gambar 2.7. Siklus Ideal (Siklus Otto) Gambar 2.8. Bagian-bagian dari Sistem Pengapian Gambar 2.9. Skema dari Sistem Pengapian Gambar Bagian-bagian Busi Gambar Busi Normal 21 Gambar Busi Sudah Aus...21 Gambar Kerusakan Mekanis.22 Gambar Pemasangan Busi...23 Gambar Busi Retak/Pecah. 23 Gambar Busi Terlalu Panas...24 Gambar Terak Pada Permukaan Busi Gambar Kebocoran Oli Pada Busi...25 Gambar Kabel Busi...26 x

12 Gambar Tutup Kepala Busi Kabel Busi carbon 9,3 mm..28 Gambar Spark Plug Booster.. 30 Gambar 3.1. Tachometer Gambar 3.2. Dynamometer Gambar 3.3. Gambar 3.4. Gambar 3.5. Gambar 3.6. Gelas Ukur.. 40 Stop Watch...40 Diagram Alir Pengujian.42 Skema Pengujian Mesin Gambar 4.1. Grafik torsi terhadap putaran Gambar 4.2. Grafik Daya Poros Terhadap Putaran Gambar 4.3. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Gambar 4.4. Grafik Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Terhadap Putaran Gambar 4.5. Grafik Efesiensi Thermal Terhadap Putaran xi

13 DAFTAR SIMBOL f Gaya bekerja pada setiap detik N F T Gaya tangensial N g percepatan gravitasi m/s 2 LHV Nilai kalor bawah bahan bakar kj/kg m Berat beban pada neraca beban kg/cm 2 Mf Konsumsi bahan bakar kg/jam T Torsi Nm Ne Daya poros efektif Nm/dtk Pb Masa jenis bahan bakar g/cm 3 r Panjang lengan m SFC Konsumsi bahan bakar spesifik kg/jam.kw t Waktu s t b Waktu pemakaian bahan bakar dtk Vb Volume konsumsi bahan bakar ml η th Efisiensi Thermal % xii

14 Pendahuluan BAB I 1.1 Latar Belakang Dari perkembangan dunia otomotif yang sangat pesat, permintaan akan mesinmesin otomotif dengan kemampuan yang sangat baik adalah salah satu pemicu untuk mencari suatu mesin (daya mesin) yang besar dengan pemakaian bahan bakar seefisien mungkin serta dampak pencemaran udara yang kecil. Untuk memenuhi kinerja mesin seperti yang telah disebutkan, maka dicari jalan keluar dengan merancang mesin-mesin otomotif dengan kemampuan daya mesin yang lebih besar dengan tanpa menambah jumlah silinder atau volumenya serta konsumsi bahan bakar yang lebih ekonomis. Salah satu cara yang dapat dilakukan untuk memenuhi hal tersebut adalah dengan menggunakan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster pada mesin kendaraan tersebut. Permasalahannya sekarang adalah sejauh mana pengaruh pemakaian piranti tersebut terhadap mesin (daya mesin). Permasalahan tersebut dapat diteliti dan dijawab dengan cara mengadakan pengujian pada motor bakar dengan membandingkan antara mesin yang tidak menggunakan dan dengan mesin yang menggunakan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Tugas Akhir 1

15 Pendahuluan Spark Plug Booster, sehingga akan didapat suatu jawaban untuk kepentingan ilmu dan teknologi. 1.2 Tujuan Penelitian Adapun yang menjadi tujuan dari penelitian ini adalah untuk menganalisa pengaruh pemakaian Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster pada karakteristik hasil uji unjuk kerja motor bensin empat langkah dan membandingkannya dengan yang menggunakan kabel busi standar. 1.3 Metodologi Penelitian Metode pengujian yang di pakai oleh penulis dalam membuat tugas akhir ini antara lain adalah: Literatur / study pustaka Yaitu metode yang di lakukan dengan cara mengambil referensi dari beberapa buku yang dapat menunjang penulisan tugas akhir ini. Study lapangan Yaitu dengan cara pengujian langsung menggunakan kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster yang di lakukan penulis di laboratorium prestasi mesin ISTN. Study komparatif Tugas Akhir 2

16 Pendahuluan Yaitu dengan mengumpulkan data dan menghitung data hasil pengujian. Dan membandingkan data hasil pengujian tersebut, sehingga dapat diambil kesimpulan. 1.4 Pembatasan Masalah Untuk lebih memfokuskan permasalahan yang dibahas maka diperlukan pembatasan masalah. Pembatasan masalah dibatasi hanya pada prestasi mesin yang mengunakan penambahan alat berupa Kabel Busi Carbon 9,3 mm (Sport Line) dengan tambahan berupa Spark Plug Booster dan dibandingkan dengan yang tanpa menggunakan alat tersebut (dengan kabel busi standar). Parameter prestasi yang diamati meliputi: Daya Poros Momen Torsi Pemakaian Bahan Bakar Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Efisiensi Thermal 1.5 Sistematika Penulisan Pada penulisan tugas akhir ini terdiri dari lima bab yang masing-masing membahas: BAB I PENDAHULUAN Tugas Akhir 3

17 Pendahuluan Bab ini berisi tentang penjelasan latar belakang yang menjadi dasar dari pemikiran penulis dalam mengambil materi tugas akhir, tujuan penelitian, metode penelitian, batasan masalah serta sistematika penulisan. BAB II LANDASAN TEORI MOTOR BAKAR Bab ini berisi tentang prinsip kerja motor bensin, bagian-bagian mesin, siklus otto standar, sistem pengapian, teori busi, pemasangan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dan Spark Plug Booster serta hal-hal yang mempengaruhi kemampuan mesin. BAB III PENGUJIAN MESIN Pada bab ini menjelaskan tentang peralatan pengujian, instalasi pengujian, prosedur pengujian dan pelaksanaan pengujian dan parameter-parameter yang digunakan. BAB IV ANALISA HASIL PENGUJIAN Bab ini berisi tentang data-data pengujian, perhitungan data pengujian,dan analisa data hasil perhitungan. BAB V KESIMPULAN Bab ini berisi kesimpulan dan saran dari tugas akhir ini. Tugas Akhir 4

18 Landasan Teori BAB II LANDASAR TEORI Pada dasarnya motor-motor bakar didefinisikan sebagai suatu pesawat atau mesin tenaga, dimana tenaga yang dihasilkan dari energi panas hasil pembakaran bahan baker di dalam silinder, energi diubah menjadi energi tekan untuk menggerakan torak dari TMA (Titik Mati Atas) menuju TMB (Titik Mati Bawah). Karena torak dihubungkan dengan batang penghubung untuk menggerakan poros engkol. Gerakan poros engkol disebut juga dengan energi mekanis. Oleh sebab itu motor bakar sering juga disebut pesawat kalor dengan pembakaran di dalam Internal Combustion Engine. 2.1 Prinsip Kerja Motor Bensin Empat Langkah Apabila ditinjau dari prinsip kerjanya pada mesin sepeda motor maupun mesin mobil dapat dibedakan menjadi dua, yaitu motor bensin empat langkah dan motor bensin dua langkah. Pada umumnya mesin mobil dan sepeda motor mempergunakan mesin empat langkah, dimana setiap proses pembakaran terjadi pada empat langkah gerakan piston atau dua kali putaran poros engkol. Dengan anggapan bahwa katup masuk dan katup keluar terbukadan tertutup tepat pada waktu piston berada pada TMA dan TMB. Tugas Akhir 5

19 Landasan Teori Piston bergerak di dalam silinder diantara bagian atas silinder dan bagian bawah silinder. Panjang atau jarak gerak piston dari TMA sampai TMB disebut panjang langkah piston atau stroke. Campuran udara dan bensin yang berasal dari karburator dihisap ke dalam silinder oleh piston. Campuran ini kemudian dikompresikan ke TMA, sehingga mengakibatkan naiknya temperatur dan tekanan di dalam silinder (ruang bakar). Bersamaan dengan itu busi memercikan bunga api listrik yang mengakibatkan terjadinya proses pembakaran di dalam silinder. Dengan terjadinya pembakaran maka tekanan dan temperatur semakin meningkat, sehingga piston akan terdorong ke bawah akibat tekanan yang tinggi. Untuk lebih jelasnya, maka langkah kerja motor bensin empat langkah adalah sebagai berikut: 1. Langkah Isap Silinder menghisap campuran bahan bakar dan udara yang berlangsung ketika piston bergerak dari TMA menuju TMB. Pada saat itu katup isap (KI) terbuka, sedangkan katup buang (KB) tertutup. Melalui katup isap, campuran bahan bakar dan udaraterisap masuk ke dalam silinder. 2. Langkah Kompresi (Langkah Tekan) Setelah mencapai TMB, piston bergerak kembali ke TMA, sementara katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup. Campuran bahan bakar dan udara yang dihisap tadi kini terkurung di dalam silinder dan dimampatkan oleh piston yang Tugas Akhir 6

20 Landasan Teori bergerak ke TMA. Volume campuran bahan bakar dan udara menjadi kecil dan karena itu tekanan dan temperaturnya naik hingga campuran itu mudah terbakar. 3. Langkah Kerja (Langkah Ekspansi) Pada saat piston hampir mencapai TMA, campuran bahan bakar dan udara itu dinyalakan, terjadilah proses pembakaran dengan percikan bunga api listrik dari busi, sehingga tekanan dan temperaturnya naik. Gas pembakaran akan mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA ke TMB, katup isap dan katup buang dalam keadaan tertutup. 4. Langkah Buang Apabila piston telah mencapai TMB katup buang sudah terbuka, sedangkan katup isap tertutup. Piston bergerak kembali ke TMA mendesak gas pembakaran keluar dari dalam silinder melalui saluran buang. Dengan terbuangnya gas hasil sisa pembakaran, maka motor bensin empat langkah telah mengalami satu siklus kerja. Berikut ini adalah gambar langkah kerja motor bensin empat langkah: Tugas Akhir 7

21 Landasan Teori Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah a. Langkah Isap. Katup isap membuka, katup buang menutup. Piston bergerak turun. Gas baru hasil pencampuran bahan bakar dan udara masuk keruang silinder motor. b. Langkah Kompresi. Kedua katup menutup. Piston bergerak naik. Tekanan gas dalam silinder naik. c. Langkah usaha. Kedua katup menutup. Piston bergerak turun akibat ledakan pembakaran gas dalam silinder. d. Langkah Buang. Katup isap menutup, katup buang membuka, Piston bergerak naik. Gas bekas pembakaran keluar melalui saluran buang. Tugas Akhir 8

22 Landasan Teori 2.2. Bagian-Bagian Motor Pada bagian di bawah ini diperlihatkan secara sederhana bagian-bagian penting dari motor bakar: Blok Silinder dan Silindernya Blok silinder merupakan komponen yang sangat penting karena pada blok silinder tersebut dipasang berbagai komponen lainnya. Beberapa komponen yang dipasang pada blok silinder antara lain pompa bensin, katup, karburator, pompa oli, dan sebagainya. Blok silinder dibuat dari bahan khusus, karena blok silinder harus kuat terhadap panas dan goncangan akibat arus bolak-balik piston dan gerak putar poros engkol. Biasanya blok silinder dibuat dari besi tuang, namun ada juga yang terbuat dari paduan alumunium untuk memperingan bobot dari kendaraan. Sebagai pendingin, blok silinder diberi mantel pendingin (water jacket) yang bersirkulasi disekitar silinder. Susunan silinder motor ada bermacam-macam pertimbangan untuk menentukan susunan silinder umumnya adalah tempat, getaran dan efisiensi tenaga motor. Pada kepala silinder terdapat gasket yang berfungsi sebagai perapat antara blok silinder dan kepala silinder, keduanya diikat dengan baut tanam. Gasket kepala silinder harus kuat terhadap tekanan pengerasan kepala silinder, suhu dan tekanan yang tinggi. Gasket yang rusak akan mengakibatkan kebocoran sehingga Tugas Akhir 9

23 Landasan Teori menyebabkan kebocoran kompresi. Pada kepala silinder terdapat katup-katup dan mekanismenya. Gambar 2.2 Blok Silinder Poros Engkol Hasil dari pembakaran bahan bakar antara lain adalah tenaga dorong yang menggerakan piston ke titik mati bawah. Poros engkol dihubungkan dengan batang penggerak. Gerakan piston tersebut adalah gerak lurus bolak-balik. Poros engkol Tugas Akhir 10

24 Landasan Teori dihubungkan dengan batang penggerak. Agar gerak lurus tersebut dapat dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Gambar 2.3 Poros Engkol Piston Piston bergerak bolak-balik di dalam silinnder, berfungsi untuk menghisap dan membuang sisa pembakaran. Disamping menerima tekanan akibat ledakan pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah isap piston mengalami perubahan temperatur akibat gas baru yang diisap. Untuk itu piston harus tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperatur yang berubah-ubah. Piston juga perlu didinginkan dengan cara mengalirkan oli ke piston melalui saluran batang penggerak. Pendingin piston bertujuan untuk mengurangi pemuaian. Tugas Akhir 11

25 Landasan Teori Gambar 2.4 Piston Ring piston Ring piston pada motor bensin ada dua macam yaitu ring kompresi dan ring oli. Fungsi dari ring kompresi adalah sebagai perapat agar kompresi tidak bocor keruang engkol. Ring oli berbeda dengan ring kompresi. Ring oli berlubang pada sisinya. Ring oli berfungsi untuk mengikis kelebihan oli pada dinding silinder. Gambar 2.5 Ring pada Piston Tugas Akhir 12

26 Landasan Teori Batang Penggerak Batang penggerak berhubungan dengan piston ke poros engkol. Batang pengggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolak-balik piston ke dalam gerakan putar dari poros engkol. Gambar 2.6 Batang Penggerak Tugas Akhir 13

27 Landasan Teori Katup Isap Katup ini berguna untuk mengalirkan campuran bahan bakar dan udara dari karburator yang kemudian diisap oleh piston ke dalam silinder untuk proses pembakaran Katup Buang Katup ini berfungsi untuk membuang gas hasil sisa dari pembakaran dari ruang bakar (silinder) Siklus Ideal Pada kenyataannya analisa motor bakar torak secara thermodinamika dan kimia sangat kompleks. Karena itu digunakan keadaan ideal yang membuat analisa menjadi lebih mudah dan sedapat mungkin tidak menyimpang dari keadaan sebenarnya. Pada umumnya untuk menganalisa motor bakar diperlukan siklus udara sebagai siklus ideal. Siklus udara mempergunakan beberapa keadaan yang sama dengan siklus yang sebenarnya, misalnya mengenai: 1. Urutan prosesnya 2. Perbandingan kompresi 3. Pemilihan temperatur dan tekanan pada suatu keadaan 4. penambahan kalor yang sama per satuan berat udara Dalam menganalisa siklus udara volume konstan. Siklus ini digambarkan dalam diagram P v seperti terlihat pada gambar berikut: Tugas Akhir 14

28 Landasan Teori P Qin Qout T S V TMA TMB V C V L Gambar 2.7. Siklus Ideal (Siklus Otto) Proses dari siklus pada diagram P vs V adalah sebagai berikut : 0-1 Langkah isap dengan proses tekanan konstan (isobarik). 0-2 Langkah kompresi yang berlangsung secara isentropis dimana tekanan dan temperatur meningkat secara tajam. 2-3 Proses pembakaran pada volume konstan yang dianggap sebagai pemasukan (q in) pada volume konstan (isovolume). Tugas Akhir 15

29 Landasan Teori 3-4 Langkah kerja terjadi secara isentropis. 4-1 Proses pembuangan (q out ) yang dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan (isovolume). 1-0 Langkah buang dengan proses tekanan konstan (isobarik). Pada siklus ini setelah gas hasil sisa pembakaran dibuang, maka akan masuk kembali gas campuran bahan bakar dan udara. Siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama di mana setelah gas hasil sisa pembakaran dibuang, maka akan masuk sejumlah fluida kerja yang sama Sistem Pengapian Sistem pengapian yang digunakan pada mesin Toyota Kijang 1300 cc adalah sistem pengapian konvensional. Komponen sistem pengapian konvensional adalah baterai, koil, pemutus, distributor, kondensor dan busi. Untuk mendapatkan bunga api yang mampu membakar campuran bensin dan pada ruang bakar sehingga terjadi pembakaran yang sempurna dibutuhkan arus listrik tegangan tinggi. Besarnya arus listrik tersebut tergantung pada beberapa faktor, antara lain: a) Jarak antara kedua elektroda. b) Perbandingan campuran antara bensin dan udara. c) Kepadatan campuran bensin dan udara. Ditinjau dari sistem pengapian, hasil pembakaran sangat ditentukan oleh besarnya bunga api yang diloncatkan oleh elektroda busi saat terjadinya bunga api tersebut. Saat Tugas Akhir 16

30 Landasan Teori terjadinya loncatan, bunga api listrik pada busi harus tepat beberapa derajat poros engkol sebelum titik mati atas pada langkah kompresi. Saat pengapian yang terlalu awal atau terlambat menyebabkan tidak sempurna sehingga tenaga motor berkurang, timbulnya polusi dan motor panas. Gambar 2.8. Bagian-bagian dari sistem pengapian Cam berputar bersama rotor yang berfungsi untuk membuka dan menutup arus. Saat arus tertutup, arus primer mengalir dari baterai melalui pemutus arus kekumparan primer koil yang kemudian membentuk medan magnet yang menginduksi tegangan pada kumparan sekunder, pada saat arus mencapai maksimum, kontak pemutus membuka. Tugas Akhir 17

31 Landasan Teori Terbukanya kontak pemutus menyebabkan baterai tidak lagi mengalirkan arus sehingga medan magnet pun menurun secara tiba-tiba. Arus yang ada pada kumparan primer diserap oleh kondensor. Penurunan medan magnet mengakibatkan induksi tegangan tinggi pada kumparan sekunder yang akan mengakibatkan loncatan bunga api pada busi. Gambar 2.9 Skema Dari Sistem Pengapian 2.5. Busi Busi merupakan bagian yang penting pada motor karena celah elektroda busi diloncatkan bunga api listrik sesuai dengan urutan pengapian. Tugas Akhir 18

32 Landasan Teori Konstruksi busi terdiri atas terminal, insulator, gasket, elektroda positif dan elektroda negatif. Gambar Bagian-bagian Busi Keterangan gambar: 1. Mur terminal busi 2. Ulir terminal busi 3. Pencegah kebocoran arus (Barrier) 4. Isolasi 5. Seal penghantar khusus 6. Batang terminal Tugas Akhir 19

33 Landasan Teori 7. Bodi 8. Gasket 9. Isolator 10. Elektroda tengah (positif) 11. Elektroda massa Antara elektroda positif dan elektroda negatif diberi celah antara 0,7 0,8 mm. Celah tersebut menyebabkan loncatan bunga api yang panas untuk pembakaran. Jika celah elektroda terlalu besar mengakibatkan kebutuhan tegangan untuk meloncatkan bunga api mejadi lebih tinggi. Jika sistem pengapian tidak bisa memenuhi kebutuhan tersebut maka motor akan tersendat-sendat pada beban penuh. Insulator-insulator bagian tegangan tinggi cepat rusak karena dibebani tegangan pengapian yang luar biasa tingginya. Motor akan sedikit sulit untuk dihidupkan. Celah elektroda yang terlalu kecil berakibat bunga api menjadi lemah da elektroda cepat kotor. Busi yang ulirnya sudah rusak sebaiknya jangan dipakai. Apabila masih memungkinkan perbaiki ulir busi yang telah rusak tersebut. Kerusakan ulir pada lubang busi pada blok silinder juga harus secepatnya diperbaiki. Pada busi terdapat beberapa kerusakan yang harus diperhatikan dari bentuk dan warna pada busi itu sendiri, antara lain adalah : Tugas Akhir 20

34 Landasan Teori Busi Normal Gambar dibawah ini merupakan gambar busi dalam kondisi normal. Insulator pada busi normal berwarna kuning sampai cokelat muda. Permukaan pada ujung insulator bersih. Permukaan rumah insulator berwarna cokelat muda keabuabuan. Gambar Busi Normal Kondisi Aus Keadaan ini terjadi pada pemakaian yang lama dan busi jarang sekali dibersihkan. Biasanya tergantung penyesuaian dari jam kerja busi tersebut dan diganti bila sudah waktunya. Gambar Busi Sudah Aus Tugas Akhir 21

35 Landasan Teori Kerusakan Mekanis Kerusakan ini disebabkan karena adanya suatu material asing yang masuk ke ruang bakar. Mungkin juga disebabkan karena ulir busi yang berlebihan berakibat elektroda busi menonjol keluar dari lubang busi sehingga pencapaian piston terlalu dekat dengan elektroda busi. Gambar Kerusakan Mekanis Kesalahan pemasangan busi adalah sebagai berikut : a. Terlalu pendek Panjang ulir busi yang terlalu pendek berakibat elektroda busi masuk kedalam pada lubang busi. Nyala api busi terjadi pada lubang busi sehingga pembakaran mesin tidak bisa berlangsung dengan baik. b. Terlalu Panjang Panjang busi yang berlebihan berakibat elektroda menjadi keluar dari lubang busi yang berakibat bagian elektroda busi cepat kotor dan sangat panas. Tugas Akhir 22

36 Landasan Teori Gambar Pemasangan busi Pecah / Retak Insulator pada busi mengalami retakan atau pecah menjadi serpih-serpih, hal ini biasanya jarang terjadi pada busi. Insulator yang retak atau pecah menyebabkan arus tegangan tinggi bocor lewat insulator yang retak atau bocor. Kerusakan yang seperti ini menyebabkan busi harus diganti karena sudah tidak bisa diperbaiki lagi. Gambar Pecah/Retak Tugas Akhir 23

37 Landasan Teori Terlalu Panas Busi yang menerima panas yang berlebihan, insulatornya berwarna putih pucat dan kekuning-kuningan. Elektroda-elektrodanya terbakar. Gambar Terlalu Panas Terak Pada Permukaan Pada kerusakan ini, pada elektroda dan permukaan insulatornya tertutup terak yang sangat kotor dan berwarna kecoklat-cokelatan. Kerusakan ini akan menutup loncatan bunga api sehingga pembakaran akan tidak sempurna. Gambar 2.17 Terak Pada Permukaan Tugas Akhir 24

38 Landasan Teori Kebocoran Oli Pada permukaan elektroda dan insulator, tertutup terak oli yang akan mengurangi intensitas loncatan bunga api. Ini kemungkinkan disebabkan karena adanya kebocoran oli yang masuk kedalam ruang bakar, karena kerusakan pada ring piston. Gambar Kebocoran Oli 2.6. Kabel Busi (Kabel Tegangan Tinggi) kabel busi sering juga sering disebut dengan kabel tegangan tinggi. Kabel busi mengalirkan arus bertegangan tinggi yang dibangkitkan oleh koil melalui distributor ke busi. Kabel-kabel busi harus mampu mengalirkan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan di dalam ignition coil ke busi-busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran. Oleh sebab itu penghantar (core) dibungkus dengan insulator karet yang tebal seperti tampak pada gambar untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik tegangan tinggi. Insulator karet (rubber insulator) kemudian dilapisi dengan pembungkus (shelth). Tugas Akhir 25

39 Landasan Teori Kabel resistive terbuat dari fiberglass yang dipadu (dicampur) dengan carbon dan karet sintetis yang digunakan sebagai core untuk memberikan peregangan yang cukup kuat untuk meredam bunyi pengapian (ignition noise) pada radio atau sistem audio pada kendaraan. Tanda tahanan dicetak pada permukaan pembungkus (sheath) sebagai pertanda bahwa inti dari kabel tegangan tinggi adalah kabel bertahanan (resistive wire). Pada ujung kabel tegangan tinggi terdapat penutup (boot) yang berguna untuk menjaga terminal dari korosi, minyak dan udara lembab. Penutup ini sifatnya fleksibel sehingga dapat menutup kabel dengan rapat ke tutup distributor, koil pengapian dan busi. Gambar 2.19 Kabel Busi Kabel Busi Standar Pada dasar nya kabel busi standar adalah kabel busi asli bawaan dari kendaraan (mobil) tersebut pada waktu diproduksi. Pada kabel busi standar mempunyai spesifikasi tahanan kabel kira-kira sebesar 5600 untuk kabel busi yang pendek dan 9900 untuk Tugas Akhir 26

40 Landasan Teori kabel busi yang panjang dan memiliki penampang (diameter) inti penghantar (core) sebesar 8 mm yang biasanya terbuat dari material baja Kabel Busi Carbon 9,3 mm Kabel busi carbon 9,3 mm adalah suatu alat yang berfungsi untuk meningkatkan intensitas percikan bunga api listrik pada saat pengapian, sehinga dapat meningkatkan daya mesin dan memudahkan kendaraan pada saat start atau dihidupkan. Pada dasarnya bagian-bagian dari kabel busi carbon 9,3 mm sama dengan kabel busi standar, hanya saja memiliki perbedaan pada diameter penampang inti (core) sebesar 9,3 mm dan memiliki sebuah kepala busi yang berhubungan dengan busi yang dilapisan dalamnya terdapat kabel carbon dan di bagian kepala yang berbentuk batangan. Serta memiliki nilai tahanan sebesar 7000 untuk kabel busi yang pendek atau kabel dari distributor menuju coil dan untuk kabel busi yang panjang atau kabel dari distributor menuju busi. Prinsip kerja dari kabel busi carbon 9,3 mm adalah sebagai berikut: tegangan tinggi yang dihasilkan oleh coil masuk melalui bagian 1 dari kabel busi carbon 9,3 mm, kemudian melewati suatu kumparan yang berbentuk spiral pada ruangan spiral dibuat hampa udara. Ruangan hampa dan spiral tersebut berfungsi untuk meningkatkan intensitas dari tegangan yang dihasilkan oleh coil. Kemudian tegangan tersebut keluar pada bagian 2 yang berhubungan dengan busi yang akhirnya terjadi loncatan bunga api Tugas Akhir 27

41 Landasan Teori yang lebih besar apabila mempergunakan kabel busi carbon 9,3 mm dibandingkan dengan yang tidak mempergunakannya. Gambar Tutup Kepala Busi Kabel Busi Carbon 9,3 mm Keuntungan Kabel Busi Carbon 9,3 mm: Dapat menghantarkan nyala api yang tinggi Pemakaian bahan bakar menjadi lebih irit Tahan terhadap panas yang tinggi Mempunyai bentuk yang lebih lentur Tahan terhadap zat kimia Kerugian Kabel Busi Carbon 9,3 mm: Harga dari kabel busi carbon 9,3 mm mencapai empat atau lima kali harga kabel busi standar Tugas Akhir 28

42 Landasan Teori Apabila digunakan dalam jangka waktu yang lama sering terjadi kebocoran pada tutup kepala busi Spark Plug Booster Spark plug booster adalah suatu produk (alat) yang mempunyai fungsi untuk menghasilkan pengapian yang lebih sempurna dari kondisi standar, sehingga intinya dapat meningkatkan unjuk kerja dari mesin tersebut dan membuat mesin hidup lebih stabil. Spark plug booster terdiri dari dua bagian, bagian pertama adalah sebuah kabel yang nantinya akan dipasang ke distributor dan bagian kedua adalah sebuah perangkat yang berfungsi untuk meningkatkan tegangan dari distributor, yang mana pada bagian ini terdapat lubang untuk disambungkan dengan kabel busi. Adapun prinsip kerja dari spark plug booster adalah sebagai berikut, Tegangan tinggi yang dihasilkan oleh koil masuk melalui bagian 1 dari spark plug booster, kemudian melewati suatu bagian yang terbuat dari tembaga yang dililitkan pada inti besi. Lilitan yang terbuat dari material tembaga ini mempunyai hambatan yang lebih kecil dari baja. Nilai hambatan pada lilitan tembaga adalah sebesar 2,8, faktor nilai hambatan ini pulalah yang menyebabkan induksi tegangan listrik yang cepat pada mesin yang menggunakan spark plug booster dan pada akhirnya akan meningkatkan intensitas tegangan yang dihasilkan dari koil. Setelah melewati bagian 1 yang terdapat pada spark plug booster tersebut, tegangan yang dihasilkan dari koil keluar pada bagian 2 yang Tugas Akhir 29

43 Landasan Teori berhubungan dengan kabel busi. Bagian 2 yang terbuat dari material keramik ini di dalamnya terdapat sebuah kumparan elektronika yaitu sebuah dioda yang berfungsi untuk mengkonstankan voltase listrik aliran DC yang dihasilkan oleh koil menjadi lebih konstan selama periode penyalaan. Pada bagian ke 2 inilah terjadi loncatan bunga api yang lebih besar apabila menggunakan spark plug booster dari pada tanpa menggunakannya. Gambar Spark Plug Booster Langkah Pemasangan Spark Plug Booster berikut: Adapun langkah-langkah dalam pemasangan spark plug booster adalah sebagai Tugas Akhir 30

44 Landasan Teori 1. Lepaskan atau cabut kabel busi dari distributor dan busi 2. Pasang spark plug booster di antara distributor dengan kabel busi, di mana bagian 1 dihubungkan ke distributor dan bagian 2 di hubungkan ke kabel busi. 3. Pasang kembali kabel busike busi dan periksa kembali sambungan antara spark plug booster dan distributor serta kabel busi, pastikan kondisi sambungan terpasang dengan baik. Tugas Akhir 31

45 Landasan Teori 2.7. Parameter Pengujian Untuk menganalisa perbandingan pemakaian antara kabel busi standard an kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster tersebut terhadap prestasi dari mesin Toyota Kijang (1300 cc), digunakan beberapa parameter sebagai berikut : Momen Torsi Dari poros pembakaran di dalam silinder akan menimbulkan tekanan terhadap torak. Akibat adanya tekanan ini torak akan merubah tekanan tersebut menjadi gaya. Gaya ini selanjutnya diteruskan ke batang torak yang nantinya akan menyebabkan timbulnya tenaga putar dan tenaga putar ini disebut torsi, yang dinyatakan dengan rumus : Momen torsi dapat dihitung dengan menggunakan rumus: MT = F x r Dimana F r T = Gaya yang diberikan (N) = Jari-jari poros (m) = Momen Torsi (Nm) Daya Poros Efektif Daya poros didapat dari pengukuran momen pada beben dynamometer dan putaran permenit pada poros engkol. Tugas Akhir 32

46 Landasan Teori Daya poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus : N e = M T. 2 π n 60 Dimana : M T = Momen Torsi (Nm) n = Putaran poros (rpm) N e = Daya poros efektif (Nm/dtk) Konsumsi Bahan Bakar Pemakaian bahan bakar didefinisikan sebagai jumlah penggunaan bahan bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Pemakaian bahan bakar dapat dihitung dengan rumus : M f = Vb 3600 x Pb x kg/ jam t b 1000 Dimana : M f = Pemakaian bahan bakar (kg/jam) Vb = Volume pemakaian bahan bakar (cm 3 ) Pb = Massa jenis bahan bakar (0,7323 g/cm 3 ) t b = Waktu pemakaian bahan bakar (dtk) Tugas Akhir 33

47 Landasan Teori Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan setiap KW daya mesin, dapat digunakan dengan persamaan sebagai berikut : SFC = mf Ne Dimana : SFC = Pemakaian bahan bakar spesifik (kg/jam.kw) Mf Ne = Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam) = Daya poros (kw) Efisiensi Thermal Efisiensi thermal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah energi bahan bakar yang diperlukan. Dihitung dengan rumus : Nex3600 η th = x 100 % MfxLHV Dimana : η th = Efisiensi Thermal LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (42967 kj/kg) Tugas Akhir 34

48 Landasan Teori Mf Ne = Laju pemakaian bahan bakar (kg/jam) = Daya Poros (kw) Tugas Akhir 35

49 Pengujian Mesin BAB III PENGUJIAN MESIN Pengujian ini dilakukan sesuai dengan tujuan awal yaitu untuk mengetahui kemampuan dan pengaruh dari pemakaian kabel busi standar, dan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster pada mesin motor bensin empat langkah Toyota Kijang 1300 cc. Pengujian dan pengambilan data dilakukan pada kondisi pembebanan dan putaran mesin yang berbeda. Penelitian ini dilakukan untuk membandingkan kedua kabel busi tersebut dengan menggunakan bahan bakar bensin (premium) yang dikeluarkan dari pertamina Deskripsi Alat Uji Motor bakar bensin yang digunakan dalam pengujian ini adalah Kijang Type 4K. Di mana motor bensin Kijang Type 4K dari jenis 4 tak / 4 silinder, pendinginan air, sistem penyalaan mesin terjadi karena loncatan arus listrik pada elektroda busi. Motor bensin tersebut dirakit sesuai dengan pedoman dari pabrik pembuatnya, kemudian dipasang pada bangku uji (test bench) yang dilengkapi dengan instalasi uji dan piranti ukur. Tugas Akhir 36

50 Pengujian Mesin Tabel 3.1 Data Spesifikasi Mesin Kijang Type 4K Bore 75 mm Swept Volume 1300 cc Copresi Ratio 10:1 Maximum Output 92/6000 (Hp/rpm) Maximum Torque 120/4400 (Nm/rpm) Indikator Tapings 4 Cylinder 3.2. Jenis Kabel Busi Yang Digunakan Berikut adalah kabel busi yang digunakan dalam pengujian, yaitu terdiri dari satu jenis kabel busi standart dan satu jenis kabel busi carbon 9,3 mm dengan penambahan berupa spark plug booster Kalibrasi Alat Ukur Kalibrasi adalah memastikan hubungan antara nilai-nilai yang ditunjuk oleh suatu alat ukur dengan nilai yang sebenarnya dari besaran yang diukur dengan menggunakan alat ukur standar. Kalibrasi diperlukan untuk mengetahui deviasi kebenaran konvensional nilai penunjukan suatu alat ukur, sehingga menjamin hasil-hasil pengukuran sesuai atau mendekati kebenaran nilai dari besaran-besaran yang diukur (standar). Dengan melakukan kalibrasi, bisa diketahui seberapa jauh perbedaan (penyimpangan) antara harga benar dengan harga yang ditunjukkan oleh alat ukur. Sebelum menjalankan proses pengujian, sebaiknya dilakukan proses kalibrasi terlebih dahulu pada alat-alat ukur yang akan digunakan pada proses pengujian, diantaranya yaitu: Tugas Akhir 37

51 Pengujian Mesin 1. Kalibrasi alat ukur putaran (Tachometer) Rentang ukur : 20 s/d rpm Kemampuan pengukuran terbaik : ± 1,5 % 2. Kalibrasi alat ukur massa (Dynamometer) Rentan ukur: 0 s/d 25 kg. Kemampuan pengukuran terbaik : ± 0,1 % 3. Kalibrasi alat ukur volume (Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar) Rentan ukur: 0 s/d 100 ml Kemampuan pengukuran terbaik : ± 0,1% 3. Kalibrasi Besaran Waktu (Stopwatch) Rentang ukur : 0 s/d 9999 second Kemampuan pengukuran terbaik : ± 1% 3.4. Alat-alat Pengujian Alat bantu untuk pengukuran yang dipergunakan pada saat pengujian motor bensin terdiri dari beberapa macam tergantung dari fungsi dan kegunaannya: Alat bantu ukur yang digunakan antara lain : 1. Tachometer Tachometer berfungsi untuk mengukur kecepatan putaran mesin yang dinyatakan dalam satuan rotasi per menit (rpm). Tugas Akhir 38

52 Pengujian Mesin Gambar 3.1. Tachometer 2. Dynamometer Dynamometer berfungsi untuk mengukur beban yang mampu diterima oleh mesin. Batas pengukuran dynamometer yang digunakan adalah 0-25 Kg. Gambar 3.2. Dynamometer 3. Gelas Ukur Pemakaian Bahan Bakar Gelas ukur berfungsi untuk mengukur volume pemakaian bahan bakar yang digunakan oleh mesin dengan daerah pengukuran cc. Tugas Akhir 39

53 Pengujian Mesin Gambar 3.3. Gelas Ukur 4. Stop Watch Stop Watch yang digunakan adalah stop watch digital buatan Casio yang berfungsi untuk mengukur waktu pemakaian bahan baker. Volume setiap pengukuran bahan bakar adalah konstan (20 ml) dengan satuan pemakaian bahan bakar dalam liter/jam. Gambar 3.4. StopWatch 3.5. Batasan Pengujian Pengujian dilakukan memiliki batasan dengan memperhatikan beberapa hal berikut : Tugas Akhir 40

54 Pengujian Mesin - Keterbatasan kemampuan alat ukur yang dipergunakan. - Kondisi dari alat ukur yang digunakan dalam pengujian. - Kondisi dari mesin yang digunakan dalam pengujian. - Waktu, biaya dari perhitungan hasil pengamatan pengujian. Dengan memperhatikan dan mempertimbangkan beberapa faktor tersebut di atas maka pengujian dilakukan sebagai berikut : 1. Pengujian ini dilakukan pada motor bensin pada kecepatan poros engkol 1500, 2000, 2500, 3000, 3500 dan 4000 rpm. 2. Motor bensin yang digunakan dalam pengujian ini menggunakan bahan bakar premium produksi Pertamina. Tugas Akhir 41

55 Pengujian Mesin 3.6. Prosedur Pengujian START 1. Pengumpulan Informasi 2. Persiapan Pengujian Pengujian Menggunakan Kabel Busi Standar N = Pengujian Menggunakan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster Data Hasil Pengujian 1. Perhitungan 2. Perbandingan 3. Pembahasan KESIMPULAN Gambar 3.5. Diagram Alir Pengujian Kabel Busi Standar dan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Sark Plug Booster Tugas Akhir 42

56 Pengujian Mesin Persiapan Pengujian Sebelum dilakukan pengujian untuk meminimalkan penyimpangan dalam melakukan penelitian maka diperlukan persiapan-persiapan. Persiapan yang dilakukan adalah dengan menyiapkan benda uji yaitu kabel busi standard dan kabel busi carbon 9,3 mm dan spark plug booster, serta pemeriksaan yang dilakukan pada hal-hal sebagai berikut : 1. Pemeriksaan bahan bakar. 2. Pemeriksaan minyak pelumas di dalam mesin. 3. Periksa banyaknya air pendingin radiator. 4. Periksa semua baut dan mur pengikat yang terdapat pada sambungan mesin. 5. Periksa kekencangan busi pada mesin, serta kekencangan kepala busi terhadap busi. 6. Periksa semua instrumen system control dan pastikan bahwa dapat bekerja dengan baik. 7. siapkan alat-alat ukur yang akan digunakan, sebelumnya telah dikalibrasikan terlebih dahulu untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat. 8. Siapkan peralatan untuk membuka dan memasang spesimen yang akan diuji. Tugas Akhir 43

57 Pengujian Mesin Cara Menghidupkan Mesin 1. Putar kunci kontak keposisi ON, untuk menjalankan mesin. 2. Setelah Mesin dihidupkan, biarkan selama beberapa saat dalam kondisi stasioner. 3. Periksa semua alat ukur system dynamometer, tachometer, fuel gauge dan beberapa komponen lainnya, apakah sudah berfungsi dengan baik. 4. Bila semua sudah dalam kondisi baik, pengujian mesin dan pengambilan data dapat dilakukan. 5. Matikan mesin apabila terjadi penyimpangan, dengan mematikan tombol darurat Prosedur Pengambilan Data Pengambilan data dilakukan dengan mengadakan pengukuran, pengamatan, dan pencatatan nilai yang terdapat pada instrument pada setiap putaran mesin yang telah ditentukan. Putaran poros engkol dijaga tetap konstan pada kecepatan putaran yang telah ditentukan dengan menambah atau mengurangi beban pada dynamometer. Pengambilan data dilakuka dengan prosedur sebagai berikut : 1. Mesin dihidupkan dalam keadaan normal tanpa beban dan didiamkan selama beberapa saat sampai kondisi stasioner. Tugas Akhir 44

58 Pengujian Mesin 2. Putaran mesin diatur sesuai dengan kecepatan yang diinginkan dengan menambah atau mengurangi beban dynamometer dan menjaga agar kecepatan putaran tetap selama pengujian berlangsung. 3. Setelah keadaan mesin stabil, pengamatan serta pengukuran dilakukan dengan melihat instrument yang ada, yaitu : - Beban dynamometer. - Waktu pemakaian bahan bakar per 20 ml. 4. Selanjutnya pengamatan dilakukan dengan mengubah putaran mesin keputaran yang lain hingga mencapai putaran 4000 rpm. 5. Setelah pengujian di atas selesai dilakukan, kabel busi standar kemudian diganti dengan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster, dengan prosedur dan cara pengukuran yang sama Prosedur Mematikan Mesin 1. Setelah pengujian dan pengambilan data selesai, kurangi putaran mesin secara perlahan-lahan. 2. Pada saat yang sama kurangi beban pada dynamometer secara perlahanlahan. 3. Mesin dibiarkan tetap berjalan pada pembebanan minimum tersebut selama ± 3 menit. 4. Putar kunci kontak pada posisi off. Tugas Akhir 45

59 Pengujian Mesin Instalasi Pengujian Mesin Tangki Bahan Bakar Fuel gauge Neraca Beban Disc Brake Motor Bakar Tacho meter Radiator Gambar 3.6. Skema Pengujian Mesin Keterangan : Bahan bakar yang berada pada tangki bahan bakar menuju ke fuel gauge sebagai patokan dalam pengukuran volume bahan bakar yang digunakan untuk satu putaran mesin, setelah itu menuju ke motor bakar yaitu tempat terjadinya pembakaran, di sini tachometer digunakan untuk mengukur putaran poros penggerak, disc brake pembebanan pada putaran poros dan neraca beban untuk membaca beban yang didapat setelah putaran poros mendapatkan pembebanan. Tugas Akhir 46

60 Perhitungan Hasil Pengujian BAB IV PERHITUNGAN HASIL PENGUJIAN 4.1. Data Hasil Pengujian Data ini diambil sesuai dengan data-data yang didapat pada saat pengujian dengan dua fase, yaitu pada kondisi mesin mengunakan kabel busi standar dan dengan menggunakan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster pada putaran mesin 1500, 2000, 2500, 3000, 3500, 4000 rpm, pada keadaan tanpa beban. Berikut data pengujian dalam bentuk table : Tabel 4.1 Data Pengujian Kabel Busi Standar NO Putaran Mesin (RPM) Beban Dynamometer (kg) Laju bahan bakar (dtk) Volume konsumsi bahan bakar (ml) ,2 37, ,1 29, ,0 24, ,5 19, ,8 12,9 20 Tugas Akhir 47

61 Perhitungan Hasil Pengujian Tabel 4.2 Data Pengujian Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster No Putaran Mesin (rpm) Torsi Dynamometer (kg) Laju Bahan Bakar (dtk) Volume konsumsi bahan bakar (ml) ,2 34, ,2 28, ,7 22, ,3 18, ,9 14, ,7 13, Perhitungan Hasil Pengujian Dari hasil pengujian maka dapat dihitung beberapa parameter yang di perlukan untuk menganalisa hasil pengujian. Langkah-langkah perhitungan yang ditunjukan dibawah, dengan berdasarkan parameter yang terdapat pada mesin bensin yang diuji. Disini penulis hanya menjabarkan contoh perhitungan dengan menggunakan data hasil pengujian pada rpm tertentu dan untuk selanjutnya untuk efisiensi maka penulis memberikan langsung hasil perhitungan dalam bentuk table. Tugas Akhir 48

62 Perhitungan Hasil Pengujian Data Pengujian Motor Bakar Menggunakan Kabel Busi Standar Tanggal pengujian : 14 April 2008 Waktu pengujian Jenis mesin Kapasitas Bahan bakar Putaran Pemakaian bahan bakar per-20 ml : WIB : Toyota Kijang : 1300 CC : Bensin : 3000 rpm : 19,1 detik Momen Torsi Momen Torsi dapat dihitung dengan rumus : Mt = F x r Dimana : F = 8,5 Kg x 9,81 m/dtk 2 = 83,38 N R Mt = 20 cm = 0,20 m = 83,38 N x 0,20 m = 16,67 Nm Daya Poros Efektif Daya poros yang dihitung dengan rumus : N e = M T. 2 π n 60 Tugas Akhir 49

63 Perhitungan Hasil Pengujian Dimana : M T = 16,67 Nm n = 3000 rpm N e = 16,67 Nm. 2x3,14 x = 5234,38 Nm/dtk N e = 5,23 kw Konsumsi Bahan Bakar M f = Vb 3600 x Pb x kg/ jam t b 1000 M f = x 0,7323 x kg/jam 19, M f = 2,76 kg/jam Pemakaian Bahan Bakar Spesifik SFC mf = Ne SFC = 2,76kg / jam 5,23kW SFC = 0,52 kg/kw.jam Tugas Akhir 50

64 Perhitungan Hasil Pengujian Efisiensi Thermal Nex3600 η th = x 100 % MfxLHV η th = 5,23x3600 2,76x % η th = 15,87 % Data Pengujian Menggunakan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster Tanggal pengujian : 14 April 2008 Waktu pengujian Jenis mesin Kapasitas Bahan bakar Putaran Pemakaian bahan bakar per 20 ml : WIB : Toyota Kijang : 1300 CC : Bensin : 3000 rpm : 18,5 detik Momen Torsi Momen torsi dapat dihitug dengan : M T = F x r Dimana : F = 10,3 kg x 9,81 m/dtk 2 = 101,04 N Tugas Akhir 51

65 Perhitungan Hasil Pengujian R = 20 cm = 0,20 m M T = 101,04 N x 0,20 m = 20,20 Nm Daya Poros Efektif Daya poros dapat dihitung dengan rumus : N e = M T. 2 π n 60 Dimana : M T = 20,20 Nm n = 3000 rpm N e = 20,20 Nm. 2x3,14 x = 6342,8 Nm/dtk N e = 6,34 kw Konsumsi Bahan Bakar M f = Vb 3600 x Pb x kg/ jam t b 1000 M f = x 0,7323 x kg/jam 18, M f = 2,85 kg/jam Tugas Akhir 52

66 Perhitungan Hasil Pengujian Pemakaian Bahan bakar Spesifik mf SFC = Ne SFC = 2,85kg / jam 6,34kW SFC = 0,44 kg/kw.jam Efisiensi Thermal Nex3600 zη th = x 100 % MfxLHV η th = 6,34x3600 2,85x42967 x 100 % η th = 18,63 % Tugas Akhir 53

67 Perhitungan Hasil Pengujian Tabel 4.3 Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Standar No Putaran Mesin (rpm) Torsi (Nm) Daya Poros (kw) Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efisiensi Thermal % (kg/jam) (kg/jam) ,31 0,67 1,39 2,07 4, ,04 1,68 1,76 1,04 7, ,73 3,59 2,17 0,60 13, ,67 5,23 2,76 0,52 15, ,62 7,18 3,76 0,52 15, ,15 9,69 4,08 0,42 19,89 Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Kabel Busi Carbon 9,3 mm dengan Spark Plug Booster No Putaran Mesin (rpm) Torsi (Nm) Daya Poros (kw) Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi B.B Spesifik Efisiensi Thermal % (kg/jam) (kg/jam) ,31 0,67 1,52 2,26 3, ,22 1,93 1,86 0,96 8, ,06 4,46 2,38 0,53 15, ,20 6,34 2,85 0,44 18, ,34 8,55 3,58 0,41 20, ,87 11,24 3,87 0,34 24,39 Tugas Akhir 54

68 Perhitungan Hasil Pengujian 4.3 Analisa Data Hasil Perhitungan Dari data pengukuran diatas dapat dilakukan analisa perbandingan unjuk kerja motor dengan perbedaan jenis kabel busi yang akan memperlihatkan perbedaan antara kabel busi standar dan kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster Torsi Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh torsi sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar T (Nm) N (rpm) Kabel Busi Standar Gambar 4.1. Grafik Torsi Terhadap Putaran Kabel Busi carbon 9,3 mm & Spark plug booster Tugas Akhir 55

69 Perhitungan Hasil Pengujian Pada grafik 4.1. pengambilan data dilakukan pada putaran poros motor 1500 sampai 4000 rpm dengan kenaikan putaran poros 500 rpm. Terlihat pada putaran poros motor 1500 rpm pada pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster memiliki nilai torsi yang sama pada pemakaian kabel busi standar. Pada putaran 2000 rpm kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster mulai meningkat nilai torsinya hingga pada putaran poros 4000 rpm, dan kabel busi standar memiliki nilai torsi yang lebih rendah dari pada kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster. Perbedaan nilai rata-rata torsi antara pemakaian kabel busi standard dan pemakaian kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster sebesar 18,10 %, hal ini menunjukan bahwa kabel busi carbon 9,3 mm dengan spark plug booster mempunyai nilai torsi lebih baik untuk meningkatkan kinerja mesin dibandingakn dengan pemakaian kabel busi standar Daya Poros Hasil pengolahan data dari pengukuran diperoleh daya poros sebagai fungsi putaran poros motor grafiknya terlihat pada gambar 4.2. Tugas Akhir 56