Praktikum Motor Bensin 4 Tak [PDF]

Citation preview

1



I. PENDAHULUAN



A. Latar Belakang



Indonesia sedang mengalami pertumbuhan pesat sekarang ini, khususnya dalam bidang teknologi. Kemajuan pada bidang teknologi dari tahun ke tahun semakin menunjukkan kemajuan yang pesat. Hal ini ditandai dengan penggunaan teknologi-teknologi canggih yang salah satu contohnya adalah seperti pada mesin kendaraan bermotor oleh masyarakat. Mesin-mesin kendaraan bermotor zaman sekarang tentu sangat berbeda dari sebelumnya dimana sudah banyak mengalami perubahan demi kemajuan agar dapat membantu manusia dalam melakukan kegiatan dalam kehidupan sehari-hari dimana kendaraan bermotor tersebut tentunya menggunakan motor bakar sebagai penggerak mulanya.



Motor bakar merupakan penggerak mula yang mempunyai fungsi sangat penting dalam penggunaannya sebagai salah satu tenaga penggerak dari berbagai macam peralatan mulai dari yang berkapasitas kecil maupun besar. Motor bakar yang umum digunakan adalah motor bakar diesel dan motor bakar bensin. Salah satu jenis dari motor bakar yang sering digunakan adalah motor bensin, dimana sistem aliran bahan bakar merupakan hal yang penting di dalamnya. Penggunaan motor bensin tentu memiliki keunggulan daripada motor bensin yaitu ramah lingkungan dan tidak menimbulkan suara yang bising seperti motor diesel namun juga memiliki kekurangan seperti lebih boros dan kurang bertenaga daripada motor diesel yang tentu dipengaruhi oleh berbagai macam faktor. Oleh karena itu kita melakukan praktikum prestasi mesin motor bensin ini agar kita bisa mengetahui keunggulan dan kekurangan dari motor bensin ini, juga mengetahui prestasi mesin dari motor bakar bensin



2



serta parameter-parameter apa saja yang mempengaruhi prestasi mesin pada operasi motor bensin.



B. Tujuan



Adapun tujuan dari praktikum ini adalah sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui prestasi mesin motor bakar bensin 4-langkah dan karakteristiknya melalui pengukuran parameter-parameter operasi yang divariasikan. 2. Untuk mengetahui pengaruh perlakuan udara terhadap prestasi mesin yang dihasilkan. 3. Untuk mengetahui putaran RPM dengan perbandingan beban yang bermacam-macam.



3



II. TINJAUAN PUSTAKA



A. Motor Bakar



Motor bakar merupakan sebuah pesawat penggerak mula yang mampu mengubah energi yang masuk menjadi mekanik. Perubahan tersebut terjadi di dalam ruang bakar (combustion chamber). Proses yang terjadi merupakan suatu siklus dan menggunakan gas sebagai fluida kerjanya.



Proses pembakaran pada mesin itu sendiri biasa disebut sebagai Internal Combustion Engine (ICE) sedangkan motor yang menggunakan prinsip seperti itu disebut sebagai motor pembakar dalam. Energi yang berasal dari campuran bahan bakar dan udara pada motor bakar torak akan mengalami kompresi yang dilakukan oleh satu atau lebih torak (L. A. de Brujin, 1994).



B. Motor Bakar Bensin



Motor bensin atau mesin otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran



dengan



jenis



pembakaran



dalam



yang



dalam



proses



pemabakarannya selalu menggunakan busi sebagai pemercik bunga api awal dan dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau sejenisnya. Motor bensin juga sering disebut spark ignition engine yang berarti bahwa mesin ini memerlukan percikan bunga api untuk mengawali pembakaran di dalam silinder. Bunga api dipercikan ke dalam ruang bakar ketika piston beberapa derajat sebelum mencapai titik mati atas (TMA) sehingga terjadi kenaikan energi kalor dalam ruang bakar energy diubah menjadi energi mekanik yang akan digunakan unuk menggerakkan poros engkol.



4



Unjuk kerja motor bensin dipengaruhi oleh beberapa hal seperti besarnya perbandingan kompresi, tingkat homogenitas campuran bahan bakar dengan udara yang ada. Bilangan oktana atau angka oktan bensin dan tekanan udara masuk ruang bakar juga mempengaruhi. Semakin besar perbandingan udara dengan bahan bakar yang digunakan maka mesin akan semakn efisien akan tetapi semakin besar perbandingan dari kompresi akan menimbulkan knocking pada mesin yang menyebabkan bunyi berisik sehingga untuk memperbaiki kualitas campuran bahan bakar dengan udara maka alirannya harus dibuat turbulen agar tingkat homogenitas campuran akan lebih baik.



Motor bensin berbeda dengan motor diesel. Perbedaan itu terdapat pada metode pencampuran antara bahan bakar dengan udara. Perbedaan mencolok yang membedakan motor diesel dan motor bensin adalah pada saat langkah hisap tepatnya. Pada motor diesel ketika langkah hisap hanya udara saja yang dihisap ke dalam ruang bakar untuk kemudian udara tersebut dikompresi hingga mencapai suhu dan tekanan yang cukup tinggi dan akan disemprotkan bahan bakar (solar) ke dalam ruang bakar ketika piston hamper akan mencapai TMA, sedangkan pada motor bensin pada langkah hisap, udara dan bahan bakar telah dicampur sebelum masuk ke ruang bakar (Basyirun, 2008).



C. Prinsip Kerja Motor Bensin



Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa perbedaan prinsip kerja dari motor diesel dan motor bensin adalah terjadi pada langkah hisap di awal kerja dan pada saat pembakaran.



5



Gambar 2.1 Diagram P-V motor bensin (duniaworkshop.blogspot.com)



Adapun prinsip kerja dari motor bensin antara lain: 1. Langkah hisap (0-1) Pada saat langkah hisap yang merupakan langkah awal maka torak dari titik mati atas (TMA) menuju ke titik mati bawah (TMB). Udara dan bahan bakar yang dihisap akan masuk melalui katup hisap, sehingga katup hisap dalam kondisi awal terbuka dan katup buang dalam kondisi tertutup. 2. Langkah kompresi (1-2) Pada langkah kompresi, kondisi kedua katup (katup hisap dan katup buang) adalah tertutup. Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA sehingga udara dan bahan bakar yang dihisap tadi dikompresikan bersamaan dengan bergeraknya piston menuju TMA sehingga suhu udara dan tekanan meningkat. 3. Langkah pembakaran (2-3) Pada langkah pembakaran, kondisi kedua katup masih sama seperti pada saat langkah kompresi, yaitu kondisi kedua katup dalam keadaan tertutup. Pada saat piston beberapa derajat hampir mencapai TMA seperti yang



6



dijelaskan pada langkah kompresi di atas, busi akan memercikan bunga api awal sehingga bahan bakar dan udara terbakar. 4. Langkah usaha (3-4) Pada langkah usaha, kedua katup (katup hisap dan katup buang) masih dalam kondisi tertutup. Akibat dari terbakarnya campuran udara dan bahan bakar pada langkah pembakaran, piston akan bergerak dari titik TMA menuju titik TMB akibat adanya gaya dorongan dari hasil ledakan pembakaran antara udara dan bahan bakar dengan menggunakan api awal yang dipercikan oleh busi. 5. Langkah buang volume konstan (4-1) Pada langkah buang volume konstan, kondisi katup hisap tertutup sedangkan katup buang mulai terbuka sehingga gas-gas sisa hasil pembakaran akan terbuang dan mengalir melalui katup buang. 6. Langkah buang tekanan konstan (1-0) Pada langkah buang tekanan konstan ini kondisi katup sama seperti sebelumnya yaitu katup hisap tertutup dan katup buang terbuka. Kemudian piston bergerak dari TMB menuju TMA dengan turut mendorong gas sisa pembakaran keluar hingga ruang bakar bersih dari gas sisa pembakaran yang ada (Wardono, 2018).



Gambar 2.2 Siklus kerja motor bensin (otomotrip.com)



7



D. Parameter Prestasi Mesin Parameter operasi sangat erat hubungannya dengan prestasi mesin. Besar kecilnya harga dari masing-masing parameter operasi akan mempengaruhi tinggi rendahnya prestasi mesin yang dihasilkan. Parameter operasi yang pada umumnya dipergunakan dalam menganalisis suatu prestasi mesin adalah daya engkol atau biasa disebut break power, laju pemakaian bahan bakar, laju pemakaian bahan bakar spesifik engkol, laju pemakaian udara, perbandingan udara-bahan bakar, tekanan efektif rata-rata engkol, efisiensi termal engkol, efisiensi volumetrik, hilang panas pada gas buang, dan koefisien udara lebih.



Parameter dari prestasi mesin yang cukup berperan atau berpengaruh adalah daya engkol sebagai kerja yang dihasilkan dari motor bakar, dimana semakin besar daya engkol yang dihasilkan dari suatu motor bakar maka semakin baik prestasi motor bakar itu. Adapun besarnya daya engkol mempengaruhi besarnya pemakaian bahan bakar spesifik dimana besarnya pemakaian bahan bakar spesifik adalah banyaknya pemakaian bahan bakar yang dibutuhkan dalam menghasilkan suatu kerja. Semakin rendah pemakaian dari bahan bakar spesifik maka penggunaan bahan bakar menjadi lebih hemat. Oleh karena itu, dalam penelitian ini parameter prestasi yang akan dibandingkan adalah daya engkol dan pemakaian bahan bakar spesifik. Berikut ini beberapa persamaan yang akan digunakan dalam mengolah data yang diperoleh dari pengujian yang akan dilakukan pada praktikum (Fahry, 2015). 1. Daya Engkol Daya engkol adalah daya output yang berguna untuk menggerakkan sesuatu atau beban. Untuk mengetahui besarnya daya engkol dari motor digunakan persamaan: bP = Dimana: bP = Break Power N = Kecepatan putar (rpm) T = Torsi motor (Nm)



2𝜋𝑁𝑇 60000



kW…………………………(1)



8



2. Laju Pemakaian Bahan Bakar Laju pemakaian bahan bakar adalah banyaknya bahan bakar yang dikonsumsi tiap satuan waktu. Laju pemakaian 8 ml bahan bakar (mf) dapat dihitung dengan persamaan berikut:



Bsfc =



ṁ𝑓 𝑏𝑃



kg/kWh…………………........(2)



Dimana: ṁ𝑓 = Laju konsumsi bahan bakar (kg/jam) 3. Laju Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Engkol Pemakaian bahan bakar spesifik (specific fuel consumption) menyatakan seberapa besar daya yang dihasilkan oleh suatu mesin setelah menghabiskan sejumlah bahan bakar dalam selang waktu tertentu. Dapat dihitung menggunakan persamaan berikut:



ƞ𝑏𝑡ℎ =



3600 𝑏𝑃 ṁ𝑓 .𝐶𝑉



x100%........................................(3)



4. Rasio Kompresi Rasio kompresi adalah salah satu parameter yang dapat mempengaruhi prestasi mesin. Rasio kompresi adalah perbandingan antara volume silinder total dengan volume sisa dari TMA (Firmansyah, 2011). Besarnya rasio kompresi dapat dihitung menggunakan persamaan berikut ini:



𝑟𝑐 =



𝑉𝑡 𝑉𝑐



=1+



𝑉𝑠 𝑉𝑐



………………………



(4)



9



III. METODOLOGI PRAKTIKUM



A. Alat dan Bahan Adapun alat – alat dan bahan yang digunakan dalam praktikum percobaan motor bensin adalah sebagai berikut : 1. Motor bensin



Gambar 3.1 motor bensin



2. Software tecquipment VDAS



Gambar 3.2 Software tecquipment VDAS



10



3. Unit instrumen VDAS



Gambar 3.3 Unit instrumen VDAS



B. Prosedur Praktikum



Adapun prosedur praktikum yang harus dilakukan yaitu sebagai berikut: 1. Mempersiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan 2. Pengkodisian alat Adapun prosedur mengkondisikan alat yaitu sebagai berikut : a. Mengisi tangki air sampai penuh sebagai beban dinamometer b. Mengganti oli mesin dengan yang baru c. Membersihkan karburator dan kotoran sisa bahan bakar 3. Menggunakan alat uji prestasi mesin TD200 small engine test set Adapun prosedur menggunakan alat uji prestasi mesin TD200 yaitu sebagai berikut : a. Memahami fungsi alat dan bagiannya b. Menyiapkan masker, sarung tangan, tutup telinga, werpack / pakaian laboratorium



11



c. Memasang mesin TD201 standart four stroke petrol engine yang akan diuji ke tes bed dan memasang instalasinya termasuk tangki bahan bakar yang telah diisi d. Memasang selang transparan bahan bakar ke unit pengukur bahan bakar manual atau otomatis e. Memastikan tidak ada udara yang terjebak kedalam saluran selang bahan bakar f. Menghubungkan unit komputer dan alat uji TD200 ke sumber listrik g. Menghidupkan pompa air dan memastikan laju aliran air pada tekanan 1 bar h. Membuka kran air yang menuju ke dinamometer sebesar 0.5 putaran i. Menghidupkan komputer dan menghubungkan sistem VDAS dengan menghubungkan kabel USB ke port USB pada komputer j. Membuka aplikasi tecquipment VDAS pada komputer k. Mengkalibrasi torsi dan tekanan kontak udara dengan cara menekan dan menahan tombol pada zero torsi dan air box pressure sampai angka indikator berubah menajadi nol pada panel VDAS l. Menyetel penggunaan bahan bakar manual atau auotomatis m. Mengisi data fuel density, fuel calorific value, engine capacity, number of cycle 2 atau 4 tak, orifice diameter n. Menghidupkan mesin dan memanaskan mesin o. Mengambil data samapi torsi puncak dengan cara menyeting putaran mesin sebagai contoh pada putaran 1500 rpm dengan bukaan katup beban dinamometer 0.5 putaran p. Menunggu torsi stabil dan hasil calculated parameters muncul pada menu aplikasi dan kemudian merekam data yang diinginkan q. Menyimpan data yang sudah direkam denagn cara mengklik pada menu export data to HTML file diberi nama kemudian CTRL + A data pada html file dan copy paste pada microsoft office excel dan save data tersebut



12



IV. DATA DAN PEMBAHASAN



A. Data



Adapun data yang diperoleh stelah melakukan praktikum prestasi mesin motor bensin data yang telah didapatkan adalah sebagai berikut : Tabel 4.1 Data rata – rata rpm pada angka 1560,3 Banyak putaran



Torque



Power



Specific consumption



0.5



4



68



2.65



1



1.08



167.8



1.074



1.5



2.78



445.67



0.403



2



5.1



806



0.22



2.5



6



962.8



0.34



3



6.76



1086.6



0.30



3.5



7.04



1112.8



0.39



4



7.62



1204.4



0.36



4.5



8.9



1423.6



0.33



Tabel 4.2 Data rata – rata rpm pada angka 2018,17 Banyak putaran



Torque



Power



Specific consumption



0,5



3.68



782



0.32



1



4.86



1010.2



0.25



1.5



7.62



1610.4



0.27



2



8.88



1879.4



0.23



2.5



9.62



2055.4



0.33



3



10.38



2197



0.36



3.5



12.08



2547.4



0.324



13



Tabel 4.3 Data rata – rata rpm pada angka 2517,12 Banyak putaran



Torque



Power



Specific consumption



0,5



3.7



993.6



0.616



1



5.32



1391.6



0.44



1.5



6.58



1751.4



0.342



2



10.88



2860.8



0.33



2.5



12.56



3282.2



0.34



Tabel 4.4 Data rata – rata rpm pada angka 3004 Banyak putaran



Torque



Power



Specific consumption



0,5



3



961.4



0.71



1



7.58



2392.6



0.346



1.5



11.58



3615.4



0.34



B. Pembahasan



Praktikum diawali dengan menghidupkan mesin motor bensin terlebih dahulu untuk pemanasan awal dan penstablinan mesin. Setelah mesin motor bensin dianggap stabil, barulah praktikum dapat dimulai. Pertama kita harus memastikan motor bensin terhubung dengan instrument VDAS dan memastikan juga instrument VDAS terhubung dengan komputer yang telah terinstal software VDAS pula. Praktikum diawali dengan mengkalibrasi instrument VDAS dengan menekan dan menahan tombol kalibrasi pada instrument VDAS hingga angka pada indicator menunjukkan angka nol. Setelah pengkalibrasian selesai, barulah pengujian dapat dimulai. Data-data yang telah diperoleh praktikan dari hasil percobaan pada praktikum motor bensin telah diketahui seperti pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.4 dimana pengujian dilakukan dengan variasi kecepatan putaran mesin berbeda-beda.



14



Variasi putaran mesin yang digunakan adalah pada putaran 1500 rpm, 2000 rpm, 2500 rpm, dan 3000 rpm. Adapun data pengujian yang didapat seperti pada tabel adalah seperti rpm, temperatur dari ruangan, temperatur mesin dan juga saluran buang dari mesin, laju pemakaian bahan bakar, torsi yang dikeluarkan pada setiap variasi pembebanan rpm yang telah ditentukan sebelumnya sesuai dengan spesifikasi mesin yang digunakan.



Pada percobaan pertama dengan variasi putaran mesin pada rpm 1.560,3 dan dlakukan hingga bukaan katup maksimal 4,5 yaitu ketika mesin sudah tidak mampu bekerja secara normal dan kemudian pengujian dilanjutkan dengan variasi putaran mesin yang berbeda dengan melakukan hal yang sama, yaitu pada putaran 2000 rpm, 2500 rpm, dan yang terakhir 3000 rpm. Untuk grafik pengaruh pembebanan terhadap torsi, daya atau power, dan juga specific consumption pada 4 variasi kecepatan putaran mesin pada mesin motor bensin akan disajikan di bawah ini.



Pengaruh Pembebanan Terhadap Torsi 14 12



Torsi



10 8 6 4



2 0 0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



4.5



Bukaan katup 1500



2000



2500



3000



Gambar 4.1 Grafik pengaruh pembebanan terhadap torsi



Dapat kita lihat grafik di atas adalah grafik pengaruh pembebanan terhadap torsi pada mesin motor bakar bensin dengan berbagai variasi putaran mesin. Hasil grafik diatas menunjukan bahwa putaran rpm 1500 torsi tertinggi berada pada



15



bukaan katup 4,5 yaitu 8,9 Nm. Kemudian pada putaran rpm 2000 torsi tertinggi terdapat pada bukaan katup 3.5 yaitu sebesar 12,08 Nm. Pada putaran rpm 2500 torsi tertinggi berada pada bukaan katup 2,5 yaitu sebesar 12,56 Nm, dan pada variasi putaran terakhir pada rpm 3000 torsi tertinggi ada pada bukaan katup 1,5 dengan nilai torsi sebesar 11,58. Dari data yang diperoleh dapat dilihat bahwa nilai torsi terbesar terdapat pada putaran 2.500 bukaan katup 2,5 yaitu sebesar 12,56 Nm. Dan dapat kita lihat pula bahwa semakin tinggi putaran dan pembebanan yang diberikan maka nilai torsi akan meningkat pula diiringi dengan nilai daya yang juga ikut meningkat.



Pengaruh Pembebanan Terhadap Daya Daya (Power)



4000 3000 2000 1000 0 0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



4.5



Bukaan Katup 1500



2000



2500



3000



Gambar 4.2 Grafik pengaruh pembebanan terhadap daya



Dapat kita lihat grafik di atas adalah grafik pengaruh pembebanan terhadap daya pada mesin motor bakar bensin dengan berbagai variasi putaran mesin. Hasil grafik diatas menunjukan bahwa putaran rpm 1500 daya tertinggi berada pada bukaan katup 4,5 yaitu 1.423,6 W. Kemudian pada putaran rpm 2000 daya tertinggi terdapat pada bukaan katup 3.5 yaitu sebesar 2.574,4 W. Pada putaran rpm 2500 daya tertinggi berada pada bukaan katup 2,5 yaitu sebesar 3.282,2 W, dan pada variasi putaran terakhir pada rpm 3000 daya tertinggi ada pada bukaan katup 1,5 dengan nilai daya sebesar 3.615,4 W. Dari data yang diperoleh dapat dilihat bahwa nilai daya terbesar terdapat pada putaran rpm 3.000 bukaan katup 1,5 yaitu sebesar 3.615,4 W. Dan dapat kita lihat pula bahwa semakin tinggi



16



putaran dan pembebanan yang diberikan maka nilai daya akan meningkat pula diiringi dengan meningkatnya nilai torsi dari motor bakar bensin tersebut.



Pengaruh Pembebanan Terhadap Specific Consumption Specific Consumtion



3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0.5



1



1.5



2



2.5



3



3.5



4



4.5



Bukaan Katup 1500



2000



2500



3000



Gambar 4.Pengaruh Pembebanan terhadap specific consumption



Dapat kita lihat dari grafik pengaruh pembebanan terhadap specific consumption bahwa bsfc dari beberapa variasi putaran mesin juga bervariasi. Pada pengujian ini dapat kita lihat bahwa semakin tinggi putaran mesin yang ada maka nilai bsfc cenderung menurun. Nilai bsfc pada variasi putaran awal cukup tinggi yang berarti bahwa semakin banyak energy bahan bakar yang tidak terkonversi menjadi daya sehingga nilai bsfc nya cukup tinggi dari yang lainnya. Hal ini disebabkan karena bahan bakar yang masuk ke dalam silinder tidak terbakar dengan sempurna atau dapat juga disebabkan karena terjadinya rugi-rugi mekanis maupun rugi-rugi termis.



17



V. PENUTUP



A. Simpulan



Adapun simpulan yang diperoleh setelah melakukan praktikum kali ini adalah sebagai berikut ; 1. Dengan bertambahnya putaran mesin maka dapat kita lihat bahwa torsi dan daya meningkat. 2. Dengan bertambahnya putaran mesin maka dapat kita lihat bahwa nilai bsfc cenderung tidak stabil pada masing-masing variasi kecepatan putarannya. 3. Komponen prestasi motor bensin dari satu komponen ke komponen yang lainnya yang saling terhubung untuk diperhitungkan agar seluruh data yang dikeluarkan sesuai dengan yang dilihat di unit instrumentasi VDAS. 4. Perhitungan prestasi dari motor bakar bensin tentu akan sangat berpengaruh pada kinerja mesin yang diterima dan digunakan.



B. Saran



Adapun saran yang dapat diberikan setelah dilakukanya praktikum adalah sebagai berikut : 1. Sebaiknya praktikan telah membaca modul sebelum praktikum agar tidak kesulitan dalam melakukan praktikum. 2. Sebaiknya praktikan datang tepat waktu agar tidak mengganggu jalannya praktikum. 3. Sebaiknya praktikan menjaga kebersihan dari laboratorium dan menjaga alatalat yang digunakan dalam praktikum.



18



DAFTAR PUSTAKA



Basyirun, dkk. 2008. “Mesin Konversi Energi”. Semarang:Universitas Negeri Semarang Fahry. 2015. “Pembuatan Alat Uji Prestasi Mesin Motor Bakar Bensin Yamaha Lexam 115 cc”. Jurnal Teknik Mesin:2 Firmansyah. 2011. “Perencanaan dan Pembuatan Alat Uji Prestasi Mesin Diesel 175 R Skala Laboratorium”. Skripsi L.A de Brujin. 1994. “Motor penggerak”. Machine USA Jhon willy & Son Wardono, Herry., Eka, Yudi. 2018. “Penuntun Praktikum Pengujian Prestasi Mesin Motor Bakar Bensin 4-Tak”. Universitas Lampung