DAFTAR ISI DAFTAR ISI... 1 DAFTAR GAMBAR... 3 DAFTAR TABEL... 4 BAB I PENDAHULUAN... 5 1.1 Latar Belakang... 5 1.2 Rumusan masalah... 6 1.3 Pembatasan Masalah... 7 1.4 Tujuan Penelitian... 7 1.5 Manfaat Penelitian... 7 BAB II LANDASAN TEORI... 8 2.1. Motor Pembakaran Dalam (internal combustion engine)... 8 2.2. Prinsip Kerja Motor Bakar Dua Langkah... 8 2.2.1. Langkah kompresi... 10 2.2.2. Langkah Expansi... 10 2.2.3. Siklus Ideal... 11 2.3. Prinsip Kerja Motor Bakar Empat Langkah... 12 2.3.1. Langkah Hisap (Intake Stroke)... 14 2.3.2. Langkah Kompresi (Compression Stroke)... 14 2.3.3. Langkah Kerja (Power Stroke)... 15 2.3.4. Langkah Buang (Exhause Stroke)... 16 2.4. Mekanisme Katup (valve) Pada Motor Empat langkah... 16 2.4.1. Katup Hisap... 19 2.4.2. Katup buang... 20 BAB III METODOLOGI PENELITIAN... 21 3.1. Kerangka Penelitian... 21 3.2. Variabel Penelitian... 21 3.2.1. Variabel bebas... 21
3.2.2. Variabel terikat... 21 3.2.3. Variabel kontrol... 22 3.3. Pengumpulan Data... 22 3.3.1. Peralatan... 22 3.3.2. Bahan Penelitian... 23 3.4. Waktu dan tempat penelitian... 23 3.5. Tahap Pengujian... 24 3.5.1. Tahap Persiapan Eksperimen... 24 3.5.2. Tahap Pelaksanaan Eksperimen... 25 3.6. Analisa Data... 27 BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN... 28 4.1 Hasil Pengujian... 28 4.1.1. Putaran Mesin... 28 4.1.2. Accelerasi Mesin... 30 4.2 Analisa dan Pembahasan... 32 Tabel 4.4 Konstanta pegas katup.... Error! Bookmark not defined. BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 35 5.1. Kesimpulan... 35 DAFTAR PUSTAKA... 37 Rineka Cipta... 37
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Siklus Kerja Motor 2 langkah... 9 Gambar 2. 2 Diagram P_V Siklus Otto motor 2 langkah... 12 Gambar 2. 3 Siklus kerja Motor 4 Langkah... 12 Gambar 2. 4 Diagram P vs V pada motor 4 langkah... 13 Gambar 2. 5 Langkah Hisap Pada Motor 4 Langkah... 14 Gambar 2. 6 Langkah Kompresi Pada Motor 4 Langkah... 14 Gambar 2. 7 Langkah Kerja Pada Motor 4 Langkah... 15 Gambar 2. 8 Langkah Buang Pada Motor 4 Langkah... 16 Gambar 2. 9 Mesin 4 langkah 4 cylinder... 17 Gambar 2. 10 Mekanisme katup sistem SOHC... 18 Gambar 2. 11 Diagram mekanisme katup... 19 Gambar 2. 12 Batang katup... 20 Gambar 3. 1 Skema alur pengujian.... 24 Gambar 3. 2 Design Throttle Angle Indicator.... 25 Gambar 4. 1 Grafik Hasil Uji Bukaan Throttle vs Putaran Mesin (Rpm)... 29 Gambar 4. 2 Grafik Hasil Uji Putaran Mesin vs Accelerasi... 31
DAFTAR TABEL Tabel 4. 1 Hasil Uji Keseluruhan... 28 Tabel 4. 2 Hasil uji Bukaan throttle vs Putaran Mesin (rpm)... 28 Tabel 4. 3 Hasil Uji Putaran Mesin vs Accelerasi... 30 Tabel 4. 4 Konstanta pegas katup... 32
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Para produsen otomotif khususnya roda empat semakin menunjukan inovasi dalam mengembangkan produknya. Performa yang unggul, konsumsi bahan bakar yang irit serta tehnologi terbaru adalah factor utama dalam kepuasan konsumen. Khusus pada sector roda empat persaingan ini sangat terasa karena banyaknya produsen kendaraan yang memproduksi kendaraan di kelas ini. Sebuah kendaraan bermotor dikatakan mempunyai performa bagus jika kendaraan tersebut menghasilkan kemampuan accelerasi yang optimal sesuai dengan spesifikasi mesinnya. Namun sejalan dengan waktu kadang konsumen merasa terbebani dengan perawatan khususnya dengan harga suku cadang yang mahal, apalagi dengan umur mobil semakin bertambah maka semakin turun kinerja dan peforma mesin sehingga banyak konsumen yang melakukan usaha-usaha agar performa kendaraanya meningkat. Salah satu usaha itu adalah dengan cara memodifikasi bagian mesin kendaraan itu yang sekaligus untuk mengurangi biaya perwawatan. Kendaraan bermotor akan menurun performa mesinya jika sudah dipakai dalam waktu yang lama. Salah satu penyebab turunya performa kendaraan bermotor adalah karena adanya komponen-komponen mesin yang sudah aus, sehingga kerja komponennya kurang maksimal. Mekanisme katup adalah salah satu bagian terpenting dari mesin empat langkah. Jika salah satu komponen mekanisme katup mengalami keausan maka bisa dipastikan performa mesin akan turun. Salah satu komponen dari mekanisme katup adalah pegas katup, dimana apabila sudah dipakai lama pegas katupnya akan melemah. Melemahnya pegas katup berakibat pada penutupan katup yang kurang cepat. Kelembaman yang terjadi pada pegas katup akan berakibat kerja katup kurang maksimal. Untuk memaksimalkan kembali
kerja mekanisme katup yaitu dengan cara mengganti pegas katup itu dengan pegas katup yang baru yang direkomendasikan oleh produsen pembuat kendaraan itu. Jumlah silinder pada mobil yang lebih dari satu akan membutuhkan biaya yang mahal untuk mengganti pegas katup tersebut. Ada suatu cara yang bisa dilakukan untuk mengurangi biaya perwawatan yaitu dengan cara memodifikasi sistem katup dengan menambahkan ring pada dudukan katup yang berfungsi untuk mengembalikan kembali gaya pegas katup yang melemah sehingga kekuatan pada pegas katup meningkat. Ring pegas katup tersebut harus disesuaikan dengan kondisi konstruksi pegas katup yang ada agar tidak menggangu mekanisme komponen lainnya. Dengan miningkatnya kekuatan pegas katup maka katup akan menutup lebih cepat dan akurat sehingga efisiensi pemasukan dan pengeluaran bahan bakar ke ruang silinder dapat meningkat pula. Meningkatnya efisiensi pembakaran berakibat pada putaran mesin, daya dan torsi motor akan berpengaruh pada accelerasi mesin. Ketebalan ring harus di sesuaikan dengan keadaan katup yang sebenarnya agar tidak mempengaruhi gerak bebas pegas katup tersebut. Berdasarkan uraian di atas maka perlu diadakan sebuah pengujian tentang penambahan ring pegas katup dengan tebal yang berbeda-beda. Hal ini bertujuan agar bisa dilakukan pengujian untuk dilihat dengan jelas kenaikan atau bahkan penurunan putaran mesin, daya dan torsi yang ada di mobil Daihatsu Carade 1000 Cc yang mempunyai 6 pegas katup. Oleh karena itu dengan latar belakang masalah diatas maka penyusun mengambil judul Modifikasi Sistem Katup Untuk Meningkatkan Kinerja Mesin Pada Mobil Daihatsu Carade 1000 Cc, 1989 1.2 Rumusan masalah Sesuai uraian yang telah dipaparkan diatas maka dapat dirumuskan beberapa permasalahan yang akan dianalisa yaitu:
1. Apakah ada pengaruh terhadap putaran pada mesin akibat penambahan ring pegas katup yang berbeda ketebalanya pada mobil daihatsu carrage 1000 cc, 1989. 2. Apakah ada pengaruh terhadap accelerasi pada mesin akibat penambahan ring pegas katup yang berbeda ketebalanya pada mobil daihatsu carrage 1000 cc, 1989. 1.3 Pembatasan Masalah Penulis memfokuskan penelitian ini hanya pada penambahan ring pada pegas katup terhadap putaran pada mesin dan accelerasi yang di timbulkan pada mobil daihatsu carrage 1000 cc, 1989. 1.4 Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui akibat dari modifikasi penambahan ring pada pegas katup terhadap putaran mesin dan accelerasi yang di timbulkan pada mobil daihatsu carage 1000 cc, 1989. 1.5 Manfaat Penelitian 1. Memberikan wawasan di bidang pengetahuan dan teknologi otomotif khususnya akibat dari modifikasi konstruksi sistem katup dengan penambahan ring terhadap putaran mesin dan accelerasi yang ditimbulkan pada mobil daihatsu carage 1000 cc, 1989. 2. Memberikan informasi pada pemakai kendaraan mengenai alternatif biaya perawatan sistem katup yang lebih murah terutama untuk pemilik kendaraan bermotor yang sudah lama menggunakan kendaraanya.
BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Motor Pembakaran Dalam (internal combustion engine) Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) adalah motor bakar yang proses pembakarannya dilakukan di dalam mesin itu sendiri. Motor jenis ini banyak digunakan sebagai sumber tenaga untuk menggerakan kendaraan darat, laut maupun udara. Motor pembakaran dalam jika dilihat dari siklus kerjanya dibagi menjadi dua yaitu motor dua langkah dan motor empat langkah. Motor empat langkah paling banyak digunakan karena lebih efisien jika dibandingkan dengan motor dua langkah. Prinsip kerja motor pembakaran dalam yaitu menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam ruang bakar. Pada saat langkah kompresi campuran bahan bakar dan udara yang dibatasi oleh dinding silinder dan torak, sehingga pada saat melakukan langkah kompresi suhu dan tekanan di dalam silinder akan naik. Pada kondisi yang sudah ditentukan bunga api dipercikkan oleh busi sehingga terjadi proses pembakaran. Pembakaran bahan bakar dan udara didalam silinder akan menyebabkan fluida didalam silinder mengembang sehingga terjadi ledakan. Dari pembakaran tersebut terjadi tekanan ke dinding silinder dan torak, karena dengan konstruksi torak yang sedimikian rupa maka tekanan hasil pembakaran itu akan mendorong torak dan menghasilkan tenaga gerak. Gerakan pada piston berupa gerak translasi yang kemudian dirubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crankshaft). Tenaga gerak inilah yang digunakan untuk menggerakan mesin. 2.2. Prinsip Kerja Motor Bakar Dua Langkah Motor bakar dua langkah adalah mesin pembakaran dalam yang pembakarannya dalam satu siklus terjadi dua langkah piston, berbeda dengan putaran empat tak yang mempunyai empat langkah piston dalam satu siklus pembakaran, meskipun keempat proses intake, kompresi,
tenaga, pembuangan juga terjadi. Mesin dua tak juga telah digunakan dalam mesin diesel, terutama rancangan piston berlawanan, kendaraan kecepatan rendah seperti mesin kapal besar dan mesin V8 untuk truk dan kendaraan berat lainnya. Gambar 2. 1 Siklus Kerja Motor 2 langkah Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam tehnik otomotif : a. TMA (Titik Mati Atas) atau TDC ( Top Dead Centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik palng jauh dari poros engkol (cranksaft) b. TMB (Ttik Mati Bawah atau BDC (Botton Dead Centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft) c. Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft), sering disebut dengan bak engkol (crankcase)
berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata. d. Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar. 2.2.1. Langkah kompresi pada saat piston bergerak TMB ke TMA, maka akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk kedalam ruang bias. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi. saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar. piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA. Beberapa saat sebelum piston sampai ke TMA, busi menyala untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston sampai TMA dengan tujuan agar puncak tekanan dalam ruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala buasi sampai gas terbakar dengan sempurna. 2.2.2. Langkah Expansi Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang bilas yang berada dibawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan diruang bilas semakin meningkat. Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu. pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas didalam ruang bakr keluar melalui lubang pembuangan pada saat
ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan dalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar (http://en.wikipedia.org/wiki/twostroke_cycle) 2.2.3. Siklus Ideal Proses termodinamika dan kimia yang terjadi dalam motor bakar torak amat komplek unyuk di analisa menurut teori, pada umumnya untuk menganalisa motor bakar torak dipergunakan siklus udara sebagai siklus yang ideal. Siklus udara menggunakan beberapa keadaan yang sama dengan siklus sebenarnya dalam hal sebagai berikut ( Arismunandar, Wiranto, 1998). a. Urutan proses b. Perbandingan kompresi c. Pemilihan temperature dan tekanan pada suatu kjeadaan d. Penambahan kalor yang sama persatuan berat udara Setiap siklus mesin dengan satu langkah tenaga diselesaian dalam satu kali putaran poros engkol, tidak seperti pada mesin empat langkah yang diselesaikan 2 putaran poros engkol. Sistem pemasukan bahan bakar dan udara ke dalam silinder melalui lubang yang berada pada sisi silinder, begitu juga pada system pengeluaran gas sisa pembakaran. Siklus motor bakar dua langkah dapat dilihat pada gambar sebagai berikut :
Gambar 2. 2 Diagram P_V Siklus Otto motor 2 langkah Keterangan : 1. 1 2 adalah langkah kompresi 2. 2 3 adalah proses pembakaran 3. 3 4 adalah langkah kerja 4. 4 1 adalah proses pembilasan 2.3. Prinsip Kerja Motor Bakar Empat Langkah Gambar 2. 3 Siklus kerja Motor 4 Langkah
Keterangan: a. Langkah hisap b. Langkah kompresi c. Langkah kerja d. langkah buang Gambar 2. 4 Diagram P vs V pada motor 4 langkah Pada motor 4 langkah terdapat mekanisme katup yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya fluida pembakaran pada silinder. Jika pada motor 2 langkah dilakukan satu kali putaran poros engkol untuk melakukan langkah usaha atau expansi maka pada motor 4 langkah dilakukan dua kali putaran poros engkol untuk melakukan langkah kerja atau expansi.
2.3.1. Langkah Hisap (Intake Stroke) Gambar 2. 5 Langkah Hisap Pada Motor 4 Langkah Langkah hisap adalah langkah dimana campuran bahan bakar dan udara dihisap ke dalam silinder. Proses yang terjadi pada langkah hisap adalah posisi katup hisap terbuka sedangkan katup buang tertutup, torak bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB). Gerakan torak menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum, sehingga campuran bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder. 2.3.2. Langkah Kompresi (Compression Stroke) Gambar 2. 6 Langkah Kompresi Pada Motor 4 Langkah
Langkah kompresi adalah langkah dimana campuran bahan bakar dan udara dikompresikan atau ditekan di dalam silinder. Proses yang terjadi pada langkah kompresi adalah posisi kedua katup yaitu katup hisap dan katup buang tertutup, torak bergerak dari Titik Mati Bawah (TMB) menuju ke Titik Mati Atas (TMA). Karena gerakan torak volume ruang bakar mengecil sehingga membuat terkanan dan temperatur campuran udara dan bahan bakar di dalam silinder naik. Poros engkol sudah berputar satu kali saat torak mencapai TMA. 2.3.3. Langkah Kerja (Power Stroke) Gambar 2. 7 Langkah Kerja Pada Motor 4 Langkah Langkah kerja adalah langkah melakukan usaha atau energi hasil dari pembakaran campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder. Posisi kedua katup tertutup, beberapa saat sebelum torak mencapai TMA busi memercikan bunga api pada campuran bahan bakar dan udara yang telah dikompresi dan terjadilah pembakaran. Terjadinya pembakaran menimbulkan ledakan yang menyebabkan fluida yang ada didalam silinder mengembang serta tekanan dan temperatur naik. Tekanan ledakan akibat pembakaran mendorong torak bergerak ke TMB, gerakan inilah yang menjadi tenaga motor.
2.3.4. Langkah Buang (Exhause Stroke) Gambar 2. 8 Langkah Buang Pada Motor 4 Langkah Langkah buang adalah langkah dimana gas sisa pembakaran dikeluarkan dari ruang silinder. Katup hisap tertutup dan katup buang terbuka, torak bergerak dari TMB menuju ke TMA, gas sisa hasil pembakaran akan terdorong ke luar dari dalam silinder melalui katup buang. Saat torak sudah mencapai TMA poros engkol sudah berputar dua kali. 2.4. Mekanisme Katup (valve) Pada Motor Empat langkah Mekanisme katup adalah sebuah sistem yang mengatur saat membukanya dan menutupnya katup silinder sesuai siklus 4 langkah.
Gambar 2. 9 Mesin 4 langkah 4 cylinder Mekanisme katup dibedakan menurut letak poros nok yaitu tipe OHV (over head valve) atau poros nok berada dekat poros engkol, tipe SOHC (single over head Camshaft) atau poros nok berada pada kepala silinder dan DOHC (double over head camshaft) atau katup digerakkan tanpa perantara roker arm.
Gambar 2. 10 Mekanisme katup sistem SOHC Saat membuka dan menutupnya katup hisap dan buang diatur oleh poros nok dan dapat digambarkan dengan diagram pembukaan dan penutupan katup. Dalam kenyataan saat mulai membukanya katup hisap tidaklah pada saat torak berada tepat di TMA melainkan beberapa saat sebelum torak mencapai TMA pada saat langkah buang dan menutup beberapa saat setelah torak mencapai TMB dan akan bergerak ke TMA. Begitu juga dengan katup buang, katup buang sudah mulai dibuka beberapa saat sebelum piston mencapai TMB pada saat akhir langkah kerja dan menutup beberapa saat setelah torak melewati TMA. Hal ini dimaksudkan supaya dapat memaksimalkan fluida pembakaran yang masuk dan keluar silinder.
Gambar 2. 11 Diagram mekanisme katup Membuka dan menutupnya katup diatur oleh poros nok. Saat poros engkol berputar poros nok juga ikut berputar. Poros nok menekan tapet kemudian gerakan menekan tapet diteruskan oleh batang penekan menuju pelatuk. Pelatuk yang ditekan oleh batang penekan akan bergerak menekan batang katup sehingga katup bergerak membuka. Katup akan menutup kembali karena gaya balik dari pegas katup. 2.4.1. Katup Hisap Katup hisap adalah katup yang menjadi pintu masuknya campuran bahan bakar dan udara baru ke dalam silinder. Katup hisap ukurannya lebih besar daripada katup buang. Hal ini karena campuran udara dan bahan bakar yang masuk melewati katup 16 hisap tekananya lebih kecil jika dibandingkan dengan gas hasil pembakaran yang keluar melalui katup buang. Katup hisap yang ukuranya lebih besar dimaksudkan agar campuran bahan baker dan udara yang masuk ke dalam silinder lebih banyak sehingga efisiensi pemasukan bisa maksimal.
Gambar 2. 12 Batang katup 2.4.2. Katup buang Katup buang adalah katup yang berfungsi sebagai pintu keluar gas sisa pembakaran dari dalam silinder yang selanjutnya dikeluarkan melalui saluran pembuangan (knalpot). Katup buang mempunyai ukuran yang lebih kecil dibandingkan dengan katup hisap hal ini dimaksudkan karena gas sisa pembakaran yang melewati katup buang mempunyai tekanan dan suhu yang lebih tinggi daripada gas yang masuk melewati katup hisap.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Kerangka Penelitian Penelitian merupakan kegiatan yang dilakukan untuk mengeksplorasi, dan memecahkan masalah secara ilmiah, sistematis dan logis. Dalam setiap penelitian ilmiah, masalah dan solusi merupakan faktor yang ikut menentukan berhasil tidaknya penelitian yang dilakukan. Penelitian ini menggunakan metode pendekatan dengan analisis observasi yaitu mengamati secara langsung hasil pengujian kemudian membandingkan ketebalan ring pegas katup terhadap putaran mesin dan accelerasi pada mobil Daihatsu carrage 1000 cc, 1989 kemudian menyimpulkan dan menentukan hasil penelitian yang sudah dilakukan dengan membuat table hasil pengujian kemudian di presentasikan dalam bentuk grafik hasil uji. 3.2. Variabel Penelitian Dalam penelitian ini ada dua macam variabel utama yang diteliti. Variabel- variabel yang dimaksud adalah: 3.2.1. Variabel bebas Variabel bebas yaitu variabel yang menjadi sebab berubahnya variable control. Dalam penelitian ini yang merupakan variabel bebas adalah tebal ring 1,5 mm. 3.2.2. Variabel terikat Adalah variabel yang dipengaruhi oleh adanya variable bebas. Dalam penelitian ini variabel terikatnya adalah putaran mesin (rpm) dan accelerasi (detik).
3.2.3. Variabel kontrol Variabel kontrol berfungsi untuk mengendalikan agar variable terikat yang muncul bukan karena variabel lain, tetapi benar-benar karena variabel bebas. Penelitian ini variabel kontrolnya adalah: a. Keadaan mesin stasioner pada putaran mesin 750 rpm. b. Celah katup intake 0.8mm exhaust 0.15mm c. Celah busi 0,7 mm. d. Beban poros tanpa AC. e. Celah platina 0,45 mm dengan sudud dwell 48-54. f. Waktu pengapian 8 sebelum TMA pada putaran mesin 750 rpm g. Temperatur air pendingin pada radiator motor yang ideal yaitu ± 80º C. h. Sudut bukaan throtle 0,5, 11, 17. i. Bahan bakar premium diambil dari SPBU. 3.3. Pengumpulan Data Untuk mengetahui data hasil pengujian dan untuk melaksanakan penelitian ini maka sarana yang dibutuhkan sebagai berikut : 3.3.1. Peralatan a) Tool set, digunakan sebagai alat untuk membongkar pasang bagian-bagian yang diperlukan. b) Tachometer, digunakan untuk mengukur putaran mesin dalam rpm sesuai rencana uji. c) Busur, digunakan untuk mengukur derajat bukaan throttle yang di sinergikan dengan putaran mesin dan accelerasi. d) Feeler gauge, digunakan untuk mengukur celah busi dan katup. e) Timing light, digunakan untuk mengukur derajat pengapian.
f) Compression tester, digunakan untuk mengukur tekanan kompresi tiap silinder motor. g) Spring tester, digunakan untuk mengukur besarnya gaya pegas katup. h) Lembar observasi, digunakan untuk mencatat hasil penelitian atau data yang diperoleh. 3.3.2. Bahan Penelitian Bahan dan media yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a) Mesin Mobil Daihatsu Carage 1989, 1000cc / 3 cylinder dengan spesifikasi: Type mesin Mekanisme katup Ukuran mesin Isi silinder : 4-Cycle/1000cc / 3 cylinder : SOHC (Sigle Over Head Camsaft) : 566 x 530 x 636 mm : 1000 cc Perbandingan kompresi : 1 : 9.5 Sistem pengapian Sistem pendingin : Ignition system : Radiator b) Ring pegas katup modifikasi 1,5 mm. c) Paking kepala silinder dan paking knalpot. d) Sealer high temperature. e) Bahan bakar premium. 3.4. Waktu dan tempat penelitian Hari : Kamis, 26 Agustus 2010 Waktu Tempat : Pukul 08.00 s/d selesai : Workshop, Universitas Islam,45 Bekasi
3.5. Tahap Pengujian Tahap pengujian dapat di gambarkan sebagai berikut : Gambar 3. 1 Skema alur pengujian. 3.5.1. Tahap Persiapan Eksperimen Yang dilakukan dalam mempersiapkan penelitian ini adalah : a) Mempersiapkan alat dan bahan untuk penelitian. b) Mengkalibrasi alat ukur. c) Mentune-up mesin agar kondisi mesin sesuai dengan spesifikasi standar pabrik.
3.5.2. Tahap Pelaksanaan Eksperimen Penelitian dilaksanakan oleh peneliti dengan alat dan bahan yang sudah disiapkan, Urutan eksperimennya adalah sebagai berikut: 1. Menyiapkan mobil Daihatsu Carade 1000 cc yang dikondisikan sesuai dengan variabel kontrol. 2. Memasang alat control bukaan throttle Gambar 3. 2 Design Throttle Angle Indicator. 3. Menyiapkan ring pegas katup dengan ukuran tebal 1,5 mm. 4. Menyiapkan dan mengkalibrasi Tachometer untuk mengukur putaran mesin. 5. Menyiapkan bahan bakar premium. 6. Menyetel celah katup intake 0,8 mm exhaust 1.0 mm 7. Mengukur tekanan kompresi masing-masing silinder motor sesuai standarnya yaitu 9-14 kg/cm2. 8. Mengukur gaya pegas katup dengan spring tester. 9. Menyetel celah platina 0,45 mm.
10. Menyetel saat pengapian dengan timing light pada 8 sebelum TMA. Pada putaran mesin 750 rpm. 11. Menghidupkan mesin selama beberapa saat untuk mendapatkan suhu kerja mesin yang optimal, kemudian dilakukan pengukuran dengan putaran idle 750 rpm pada bukaan throttle 0º, 2000 rpm pada bukaan throttle 5º, 3000 rpm pada bukaan throttle 11º, 4000 rpm pada bukaan throttle 17º sebagai acuan pengambilan data dengan ring modifikasi. 12. Setelah mesin dimatikan dan mesin sudah dingin kemudian dibongkar dan dilepas kepala silindernya untuk dipasang ring pada pegas katup yang mempunyai ketebalan yaitu 1,5 mm dan kekerasan pegasnya telah kita ukur berapa besarnya denan spring tester. 13. Silinder head yang pegas katupnya telah diberi ring kemudian dipasang kembali. 14. Setelah itu mesin dihidupkan kembali, lalu mesin dipanaskan sampai didapat suhu kerja optimal, setelah itu dilakukan pengukuran dengan bukaan throotle indikator yaitu 7º, 11º, 17º, 20º. Yang diukur dan dicatat dari alat ukur throttle indikator adalah putaran mesin yang dihasilkan serta acceleasi (detik) yang di capai saat mencapai putaran mesin 2000 rpm, 3000 rpm, 4000 rpm. 15. Hasil pengukuran putaran mesin (rpm) pada throttle angle indikator.
3.6. Analisa Data Teknik analisa data dilakukan dengan cara mengolah data hasil observasi yang diambil dari putaran mesin (rpm) dan accelerasi (detik) yang ditunjukan speedometer yang telah di konfigurasikan dengan sudut putaran throttle pada karburator. Kemudian dicatat dan dimasukan ke dalam tabel dan digambarkan secara grafik. Dari grafik tersebut maka dilihat perbedaannya yang akan dijadikan bahan kesimpulan. Setelah data hasil uji putaran mesin dan accelerasi diperoleh kemudian data tersebut di masukkan kedalam tabel dan dibuat grafiknya. Grafik yang akan dibuat adalah grafik antara putaran mesin (rpm) dengan tebal ring 1,5mm dan tanpa ring pada sudut bukaan throtlle yang telah ditentukan.
BAB IV PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil Pengujian Peningkatan putaran dan accelerasi mesin karena penambahan ring pegas katup dengan ketebalan 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa ring (standart pabrik) dapat dilihat pada tabel sebagai berikut. Tabel 4. 1 Hasil Uji Keseluruhan 4.1.1. Putaran Mesin Peningkatan putaran mesin karena penambahan ring pegas katup dengan ketebalan 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa ring (standart pabrik) dapat dilihat pada tabel sebagai berikut. No Tabel 4. 2 Hasil uji Bukaan throttle vs Putaran Mesin (rpm) Bukaan Throttle Tebal Ring 0.0 mm /std (Rpm) Tebal Ring 1.5 mm (Rpm) 1 0 º 750 900 150 2 7 º 2000 1850-150 3 11 º 3000 3000 0 4 17 º 4000 4150 150 Gap (selisih)
Dari tabel diatas dapat dilihat peningkatan putaran mesin paling besar terjadi setelah pemakaian ring pegas katup 1,5 mm. Putaran mesin tertinggi pada tebal ring 1.5 terjadi pada sudut bukaan throttle 17. Peningkatan putaran mesin setelah pemakaian ring pegas katup 1.5 mm dengan tanpa ring (standart) pada sudut bukaan throttle 0 º sebesar 900 rpm. Peningkatan putaran mesin setelah pemakaian ring pegas katup 1.5 mm dibandingkan tanpa ring (standart) pada sudut bukaan throttle 7 º sebesar 1850 rpm. Peningkatan Peningkatan putaran mesin setelah pemakaian ring pegas katup 1.5 mm dibandingkan tanpa ring (standart) pada sudut bukaan throttle 11 º sebesar 3000 rpm. Peningkatan Peningkatan putaran mesin setelah pemakaian ring pegas katup 1.5 mm dibandingkan tanpa ring (standart) pada sudut bukaan throttle 17º sebesar 4150 rpm. Gambar 4. 1 Grafik Hasil Uji Bukaan Throttle vs Putaran Mesin (Rpm). Pada grafik hubungan besar bukaan throttle dengan putaran mesin pada penambahan tebal ring 1.5 mm dapat dilihat adanya kenaikan pada masing-masing bukaan throttle. Putaran mesin tertinggi pada pengujian ini
terjadi pada sudut bukaan throttle 17, karena pada pengujian ini putaran idle pada karburator tidak dirubah sedikitpun. Putaran mesin tertinggi pada penambahan tebal ring pegas katup 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa katup (standar) terjadi pada pada sudut bukaan throttle 17 yaitu 4150 rpm. Putaran mesin terendah pada penambahan tebal ring pegas katup 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa katup (standar) terjadi pada pada sudut bukaan throttle 5 yaitu 1850 rpm karena tidak ada kenaikan putaran jika dibandingkan dengan data sebelmnya. Pada grafik hubungan sudut bukaan throttle dengan tebal ring pegas katup pada putaran mesin dapat dilihat adanya kenaikan putaran yang berbeda-beda setelah pemakaian ring pegas katup 1,5 mm. Pada penambahan ring pegas katup 1.5 mm selain terjadi kenaikan putaran mesin juga terjadi penurunan putaran jika dibandingkan dengan tanpa ring (standart pabrik). 4.1.2. Accelerasi Mesin Peningkatan accelerasi mesin karena penambahan ring pegas katup dengan ketebalan 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa ring (standart pabrik) dapat dilihat pada tabel sebagai berikut. Tabel 4. 3 Hasil Uji Putaran Mesin vs Accelerasi No Putaran mesin (rpm) Tanpa Ring (detik) Tebal 1.5 mm (detik) Ring Gap (selisih) 1 750 0 0 0 2 2000 2.05 2.15-0.10 3 3000 2.98 2.77 0.21 4 4000 4.05 3.89 0.16 Dari tabel diatas dapat dilihat peningkatan accelerasi mesin paling besar terjadi setelah pemakaian ring pegas katup 1,5 mm. Accelerasi mesin
terendah pada tebal ring 1.5 terjadi pada putaran 3000 rpm yaitu 2.15 dari sebelumnya sebesar 2.05 detik. Peningkatan accelerasi mesin tertingggi setelah pemakaian ring pegas katup 1.5 mm dengan tanpa ring (standart) pada putaran mesin 3000 rpm sebesar 2.77 detik dari sebelumnya sebesar 2.98 detik. Accelerasi mesin pada tebal ring 1.5 terjadi pada putaran 4000 rpm yaitu 3.89 dari sebelumnya sebesar 4.05 detik. Gambar 4. 2 Grafik Hasil Uji Putaran Mesin vs Accelerasi Pada grafik hubungan besar bukaan throttle dengan accelerasi mesin pada penambahan tebal ring 1.5 mm dapat dilihat adanya kenaikan pada masing-masing putaran mesin yang ditentukan. Accelerasi mesin tertinggi pada penambahan tebal ring pegas katup 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa katup (standar) terjadi pada putaran mesin 3000 rpm sebesar 2.77 detik dari sebelumnya 2.98 detik. Accelerasi mesin terendah pada penambahan tebal ring pegas katup 1.5 mm jika dibandingkan dengan tanpa katup (standar) terjadi pada pada putaran mesin 2000 rpm sebesar 2.15 detik dari sebelumnya yaitu 2.05 karena tidak ada kenaikan accelerasi jika dibandingkan dengan data sebelumnya. Pada grafik hubungan accelerasi mesin dengan tebal ring pegas katup pada putaran mesin dapat dilihat adanya kenaikan accelerasi yang berbeda-beda setelah pemakaian ring pegas katup 1,5 mm. Pada penambahan ring pegas katup 1.5 mm
selain terjadi kenaikan accelerasi mesin juga terjadi penurunan accelerasi jika dibandingkan dengan tanpa ring (standart pabrik). 4.2 Analisa dan Pembahasan Kenaikan putaran mesin antara mesin tanpa menggunakan ring pegas katup (standart) dengan mesin yang menggunakan ring pegas katup dengan ketebalan 1.5 mm terjadi karena dengan penambahan ring pegas katup tersebut maka akan menyebabkan konstanta pegas katup pada saat terpasang pada mesin bertambah. Dengan bertambahnya konstanta pegas maka bertambah pula gaya pegas katup. Semakin besar gaya pegas katup maka kecepatan menutup katup akan bertambah sehingga efesiensi bahan bakar meningkat. Tabel 4. 4 Konstanta pegas katup Tabal ring pegas katup Konstanta pegas katup Tanpa ring (standart) 25.7 Kg / mm Penambahan ring tebal 1.5 mm 23.5 Kg / mm Dengan bertambahnya gaya pegas katup maka katup akan menutup dengan lebih cepat dari standarnya. Kecepatan menutup katup akan berpengaruh pada putaran mesin yaitu saat katup menutup. Ring pegas katup yang lebih tebal dari standarnya menyebabkan gaya pegas katupnya meningkat sehingga kecepatan menutup katup lebih cepat. Hal ini menyebabkan berkurangnya kelembaman pegas katup dan kebocoran kompresi yang diakibatkan oleh campuran bahan-bakar dan udara yang telah terhisap masuk kedalam silinder keluar lagi. Pada saat putaran mesin masih rendah mekanisme membuka dan menutupnya katup masih tepat sesuai dengan alur nok, tetapi pada saat putaran tinggi pada pegas katup terjadi kelembaman pada pegas katup sehingga ketepatan membuka dan menutupnya katup berkurang. Kelembaman pegas katup terjadi karena pada putaran tinggi pegas katup dituntut agar mampu menutup katup sesuai putaran mesin. Jika pegas katupnya lemah maka kemampuan menutup
kembali katup kurang cepat sehingga terjadi kelembaman pada pegas katup. Kelembaman pada pegas katup menyebabkan proses menutupnya katup hisap dan buang kurang cepat. Penutupan katup buang yang lebih cepat akan berpengaruh pada saat overlap katup dimana pada saat overlap katup katup hisap dan buang sama-sama membuka. Pada saat overlap katup, katup hisap mulai membuka dan campuran bahan-bakar dan udara akan mulai masuk ke dalam silinder. Karena saat overlap katup katup buang juga membuka maka campuran udara dan bahan bakar yang masuk melalui katup hisap akan keluar lagi mengikuti aliran gas buang yang bergerak keluar melalui katup buang. Pada saat overlap katup, katup buang yang kecepatan menutupnya lambat menyebabkan campuran udara dan bahan bakar baru yang mulai masuk ke dalam silinder akan keluar lagi bersama gas buang. Dengan penambahan ring pegas katup maka gaya pegas akan bertambah sehingga pada saat terpasang kecepatan menutup katup akan bertambah sehingga kelembaman pegas katup akan berkurang. Dengan berkurangnya kelembaman pegas katup maka mekanisme membuka dan menutupnya katup masuk dan buang akan lebih tepat terutama pada saat putaran mesin tinggi. Dengan mekanisme membuka dan menutup katup yang lebih tepat maka overlap katup yang bertambah lama akibat pegas katup yang lemah dapat diminimalisir sehingga efisiensi volumetriknya akan meningkat dan putaran mesin juga ikut meningkat. Penambahan ring yang lebih tebal akan mengurangi kelembaman pegas katup. Penambahan ring pegas katup 1.5 mm selain terjadi kenaikan accelerasi dan putaran mesin juga terjadi penurunan jika dibandingkan dengan tanpa ring (standart pabrik). Jika kita lihat tabel penurunan putaran mesin terjadi pada sudut bukaan throotle 5 sebesar 1850 rpm dari sebelumnya sebesar 2000 rpm. Demikian juga dengan accelerasi mesin, penurunan terjadi pada putaran mesin 2000 rpm yaitu sebesar 2.15 detik dari yang sebelumnya 2.05 detik. Penurunan putaran dan accelerasi mesin seharusnya tidak terjadi karena dengan posisi idle atau langsam pada sudut
bukaan throttle 0 saja terjadi kenaikan putaran yang secara teknis semakin bertambahnya putaran mesin maka bertambah pula accelerasi mesin. Jadi penyebab utama terjadinya penurunan accelerasi dan putaran mesin yang tidak wajar tersebut dikarenakan kondisi mesin daihatsu carage 1000cc, 1989 yang berumur ± 30 tahun sehingga banyak komponen pendukung seperti mekanisme bahan bakar (karburator) dan mekanisme lainnya banyak yang harus diganti dan di perbaiki sehingga tidak mengganggu kinerja mesin.
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan Berdasarkan data hasil pengujian pengaruh pemvariasian tebal ring pegas katup terhadap putaran mesin pada mobil daihatsu charade 1000 cc 1989, maka dapat disimpulkan bahwa : 1) Ada pengaruh pada putaran mesin setelah penambahan ring pegas katup 1.5 mm dengan tanpa ring (standart) pada sudut bukaan throttle 0 º sebesar 900 rpm, pada sudut bukaan throttle 7 º sebesar 1850 rpm, pada sudut bukaan throttle 11 º sebesar 3000 rpm, dan pada sudut bukaan throttle 17º sebesar 4150 rpm. 2) Terjadi peningkatan accelerasi mesin tertingggi setelah pemakaian ring pegas katup 1.5 mm dibandingkan tanpa ring (standart) pada putaran mesin 3000 rpm sebesar 2.77 detik dari sebelumnya sebesar 2.98 detik. 3) Penurunan accelerasi pada putaran 2000 rpm maupun putaran mesin 5.1. Saran pada sudut bukaan throttle 11 dikarenakan kondisi mesin daihatsu charade 1000cc, 1989 yang berumur ± 30 tahun sehingga banyak komponen pendukung seperti mekanisme bahan bakar (karburator) dan mekanisme lainnya banyak yang harus diganti dan diperbaiki sehingga tidak mempengaruhi kinerja mesin. Berkaitan dengan hasil penelitian yang telah dilakukan maka ada beberapa hal yang perlu peneliti sarankan, antara lain: 1) Untuk mendapatkan efisiensi kinerja mesin yang sesuai perlu diadakan pengujian dengan ketebalan ring 0.5mm, 1.0mm, 2.0 dan 2.5mm. 2) Dilakukan pengujian pada mesin baru dengan pegas katup lama sehingga dihasilkan angka yang lebih akurat.
3) Disediakan sarana yang memadai sesuai SOP yang direkomendasikan pabrik untuk menunjang penelitian. 4) Penambahan ring pada sistem katup dapat diaplikasikan disemua mesin yang menggunakan pegas katup.
DAFTAR PUSTAKA Arends, BPM & Barenschot, H. (1980). Motor Bensin. Jakarta : Erlangga. Arikunto, S, 1992. Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktik, Jakarta: PT. Rineka Cipta Arismunandar,W, 1994. Penggerak motor bakar Torak. Bandung: ITB Daryanto. 1999. Teknik Otomotif. Jakarta : Bumi Aksara. Heywood, John B. 1988. Internal Combution Engine Fundamentals. Singapore: McGraw-Hill Book Co. Muilwijk, B, 1985. Motor Bakar. Jakarta: Bhratara Karya Aksara. Petrovsky,N,1989. Marine Internal Combustion Engines. Moscow: MIR Publishers. Sudjana. 1992. Metode Statistika, Bandung: Tarsito. Suyanto,W, 1998. Teori Motor Bensin.Jakarta:P2LPTK. Daihatsu Indonesia, Manual book Daihatsu carage type CB-60 1989