Laporan Praktikum Performa Mesin

LAPORAN PRAKTIKUM PENGARUH TIMING PENGAPIAN TERHADAP KONSUMSI BAHAN BAKAR PREMIUM DAN PERTALITE Oleh: 1. Kholifatur Rohmah 5212412071 2. Rais Alhakim 5212413004 3. Muhammad Faadhil 5212413014 4. Rifki Imanudin Ilham 5212413060 JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG 2016 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL............................................................................................. i DAFTAR ISI.......................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR............................................................................................ iii DAFTAR TABEL............................................................................................ iv DAFTAR LAMPIRAN........................................................................................ v BAB I PENDAHULUAN..................................................................................... 1 A. Latar Belakang.......................................................................................... 1 B. Rumusan Masalah..................................................................................... 2 C. Tujuan........................................................................................................ 2 BAB II KAJIAN PUSTAKA............................................................................... 3 A. Sistem Pengapian....................................................................................... 4 B. Saat Pengapian (Timing Ignition) dan Pembakaran................................... 5 C. Karakteristik Bahan Bakar......................................................................... 10 D. Konsumsi Bahan Bakar............................................................................ 10 BAB III PROSES EKSPERIMEN...................................................................... 14 A. Mesin, Alat, dan Bahan yang Digunakan................................................ 14 B. Prosedur Eksperimen................................................................................. 15 C. Diagram Alir Penelitian............................................................................. 17 D. Instalasi Alat Uji......................................................................................... 18 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN.............................................................. 19 A. Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Premium dengan Variasi Pengapian.................................................................................................... B. Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Pertalite dengan Variasi Timing 19 Timing Pengapian.................................................................................................... 20 C. Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar....................................................... 21 BAB V PENUTUP................................................................................................ 26 A. Simpulan.................................................................................................... 26 B. Saran........................................................................................................... 26 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 27 LAMPIRAN............................................................................................................ 28 ii DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Sistem pengapian............................................................................... 3 Gambar 2. Kontak Pemutus................................................................................ 4 Gambar 3. Busi................................................................................................... 5 Gambar 4. Koil................................................................................................... 6 Gambar 5. Baterai................................................................................................ 6 Gambar 6. Distributor.......................................................................................... 7 Gambar 7. Proses pengapian................................................................................ 8 Gambar 3. Tekanan Maksimal Pembakaran........................................................ 9 Gambar 6. Diagram alir....................................................................................... 17 Gambar 2. Instalasi Alat Uji................................................................................ 18 Gambar 7. Grafik rerata konsumsi bahan bakar premium dengan variasi timing pengapian................................................................................................................... Gambar 8. Grafik rerata konsumsi bahan bakar pertalite dengan variasi timing pengapian................................................................................................................... Gambar 9. 22 Grafik perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 10° BDTC…………….............................................................................................. Gambar 13. 22 Grafik perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 5° BDTC.................................................................................................................... Gambar 12. 21 Grafik perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 0° BDTC……………................................................................................................ Gambar 11. 20 Grafik perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 8° BDTC..................................................................................................................... Gambar 10. 19 23 Grafik perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 15° BDTC.................................................................................................................. iii 24 DAFTAR TABEL Tabel 1. Rerata konsumsi bahan bakar premium dengan variasi pengapian......................................................................................................... Tabel 2. Rerata konsumsi bahan bakar pertalite dengan pengapian........................................................................................................ iv timing 15 variasi timing 16 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Pengukuran konsumsi bahan bakar premium dengan variasi timing pengapian......................................................................................................... Lampiran 2. Pengukuran konsumsi bahan bakar pertalite dengan variasi timing pengapian......................................................................................................... v 24 24 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Mesin mobil atau engine merupakan sumber atau pembangkit tenaga mekanis yaitu mesin yang merubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis. Bahan bakar yang baik adalah bahan bakar yang apabila dibakar dapat meningkatkan daya, hemat, serta dapat mengurai pencemaran udara (emisi gas buang). Salah satu bagian penting dalam proses pembakaran adalah sistem pengapian (ignition). Pada motor bensin, terdapat busi pada celah ruang bakar yang dapat memercikkan bunga api yang kemudian membakar campuran bahan bakar dan udara pada suatu titik tertentu yang diinginkan dalam suatu siklus pembakaran. Penempatan titik penyalaan yang tepat, dapat meningkatkan efisiensi pembakaran dan mengoptimalkan energi dari pembakaran. Waktu penyalaan adalah saat dimana bunga api dipercikkan oleh busi untuk membakar campuran udara dan bahan bakar yang dikompresi oleh piston, kemudian menghasilkan tekanan sehingga digunakan untuk menghasilkan langkah kerja. Gerakan piston terhadap waktu penyalaan dapat dianalisa melalui derajat pengapian. Derajat pengapian yang sesuai adalah salah satu faktor penting dalam memaksimalkan tekanan dalam ruang bakar. Sehingga sistem ini merupakan salah satu faktor penting untuk menghasilkan efisiensi mesin dan daya mesin yang baik(Syahril Machmud, dkk). Penelitian tentang pengaruh variasi derajat pengapian terhadap efisiensi termal dan konsumsi bahan bakar telah dilakukan oleh Nanlohy, 2012. Penelitian menggunakan mesin 125 cc Honda Kharisma SI dan dilakukan pada kondisi setengah bukaan katup dengan variasi derajat pengapian dari 9o, 12o, dan 15o sebelum TMA. Dari penelitian ini diketahui bahwa efisiensi termal tertinggi diperoleh pada derajat pengapian 9o sebelum TMA.Sedangkan SFC terendah juga diperoleh pada derajat pengapian 9o sebelum TMA. Praktikum ini direncanakan sebagai praktikum yang mempunyai tujuan utama untuk mengetahui pengaruh penyetelan waktu pengapian (timing ignition) terhadap konsumsi bahan bakar premium dan pertalite pada mesin Toyota 5K yang menggunakan sistem bahan bakar konvensional(karburator). 1 B. Rumusan Masalah Dari latar belakang masalah di atas, selanjutnya dirumuskan pertanyaan sebagai berikut: 1. Bagaimanakah pengaruh penyetelan waktu pengapian (ignition timing) terhadap konsumsi bahan bakar premium? 2. Bagaimanakah pengaruh penyetelan waktu pengapian (ignition timing) terhadap konsumsi bahan bakar pertalite? C. Tujuan Tujuan utama eksperimen ini adalah untuk mengetahui pengaruh penyetelan waktu pengapian terhadap konsumsi bahan bakar pada mesin Toyota 5K.Secara rinci tujuan penelitian eksperimen ini adalah: 1. Mengetahui efisiensi konsumsi bahan bakar premium dengan cara mengetahui waktu pengapian yang paling tepat. 2. Mengetahui efisiensi konsumsi bahan bakar pertalite dengan cara mengetahui waktu pengapian yang paling tepat. 2 BAB II KAJIAN PUSTAKA Salah satu bagian penting dalam proses pembakaran adalah sistem pengapian (ignition). Pada motor bensin, terdapat busi pada celah ruang bakar yang dapat memercikkan bunga api yang kemudian membakar campuran bahan bakar dan udara pada suatu titik tertentu yang diinginkan dalam suatu siklus pembakaran. Penempatan titik penyalaan yang tepat, dapat meningkatkan efisiensi pembakaran dan mengoptimalkan energi dari pembakaran. Waktu penyalaan adalah saat dimana bunga api dipercikkan oleh busi untuk membakar campuran udara dan bahan bakar yang dikompresi oleh piston, kemudian menghasilkan tekanan sehingga digunakan untuk menghasilkan langkah kerja. Gerakan piston terhadap waktu penyalaan, dapat dianalisisa melalui derajat pengapian. Derajat pengapian yang sesuai adalah salah satu faktor penting dalam memaksimalkan tekanan dalam ruang bakar.Sehingga sistem ini merupakan salah satu faktor penting untuk menghasilkan efisiensi mesin dan daya mesin yang baik. 5 2 1 3 4 Gambar 1. Sistem Pengapian 3 Keterangan: 1. Kontak Pemutus 2. Baterai 3. Koil 4. Distributor 5. Busi (spark plug) A. Sistem Pengapian Sistem pengapian merupakan sistem yang digunakan untuk menghasilkan bunga api, guna melakukan pembakaran terhadap campuran bahan bakar-udara yang ada di dalam ruang pembakaran dengan waktu pengapian (timing ignition) yang telah ditentukan. Untuk tercapainya loncatan bunga api pada busi, maka harus ada tegangan listrik yang cukup tinggi yang berkisar antara 5000 volt sampai lebih dari 10.000 volt. Sistem pengapian ini memiliki beberapa komponen yang sangat penting untuk terciptanya bunga api pada saat pembakaran, diantaranya adalah : 1. Kontak Pemutus Menguhubungkan dan memutuskan arus primer agar terjadi induksi tegangan tinggi pada sirkuit sekunder sistem pengapian Gambar 2. Kontak pemutus 4 2. Busi (spark plug) Busi merupakan suatu komponen yang berfungsi untuk menciptakan loncatan bunga api saat dialiri arus listrik tegangan tinggi. Kedua elektroda pada busi dipisahkan oleh isolator agar loncatan listrik hanya terjadi diantara ujung elektroda.Bahan isolator itu sendiri haruslah memiliki tahanan listrik yang tinggi, tidak rapuh terhadap kejutan mekanik dan panas.Isolator ini juga harus merupakan konduktor panas yang baik serta tidak bereaksi kimia dengan gas pembakaran. Gambar 2. Busi 3. Koil pengapian (ignition coil) Koil pengapian mengubah sumber tegangan rendah dari baterai atau koil sumber (12 volt) menjadi sumber tegangan tinggi (10000 volt atau lebih) yang diperlukan untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi dalam sistem pengapian. 5 Gambar 4. Koil 4. Baterai Kegunaan baterai sebagai penyedia atau sumber arus listrik Gambar 5. Baterai 5. Distributor Secara umum distributor berfungsi membagi-bagikan arus yang bertegangan tinggi dari koil pengapian ke busi-busi yang terdapat pada setiap silinder. Secara khusus fungsi distributor dapat dibagi menjadi : a. Bagian pemutus arus yang terdiri dari : 6  Breaker point yang berfungsi memutuskan arus listrik dan menghubungkannya dari kumparan primer koil ke massa agar terjadi induksi pada kumparan  sekunder koil.  menghubungkan arus listik pada kumparan primer koil. Nok yang berfungsi mengungkit breker point agar dapat memutus dan Kondensor yang berfungsi menghilangkan atau mencegah terjadinya loncatan bunga api pada breker point. b. Bagian distributor yang terdiri dari tutup distributor dan rotor. c. Bagian governor advancer yang berfungsi memajukan saat pengapian sesuai dengan pertambahan putaran mesin. d. Bagian vacum advancer yang berfungsi memundurkan atau memajukan saat pengapian saat beban mesin bertambah atau berkurang. Vacum advancer terdiri atas breaker plate dan vacum advancer yang bekerja berdasarkan kevakuman yang terjadi dalam intake manifold. Gambar 6. Distributor 7 B. Saat Pengapian (Ignition Timing) dan Pembakaran Setelah campuran bahan bakar dibakar oleh bunga api, maka diperlukan waktu tertentu bagi bunga api untuk merambat di dalam ruang bakar. Oleh sebab itu akan terjadi sedikit kelambatan antara awal pembakaran dengan pencapaian tekanan pembakaran maksimum. Dengan demikian, agar diperoleh output maksimum pada engine dengan tekanan pembakaran mencapai titik tertinggi, periode perlambatan api harus diperhitungkan pada saat menentukan saat pengapian (ignition timing) untuk memperoleh output mesin yang semaksimal mungkin. Akan tetapi karena diperlukan waktu untuk perambatan api, maka campuran udara-bahan bakar harus dibakar sebelum TMA. Saat ini disebut dengan saat pengapian (ignition timing). Loncatan bunga api terjadi sesaat torak mencapai titik mati atas (TMA) sewaktu langkah kompresi. Saat loncatan api biasanya dinyatakan dalam derajat sudut engkol sebelum torak mencapai TMA. Pada pembakaran sempurna setelah penyalaan dimulai, api menjalar dari busi dan menyebar ke seluruh arah dalam waktu yang sebanding dengan 20 derajat sudut engkol atau lebih untuk membakar campuran sampai mencapai tekanan maksimum. Kecepatan api umumnya kurang dari 10 – 30 m/ detik. Panas pembakaran dari TMA diubah dalam bentuk kerja dengan efisiensi yang tinggi. Kelambatan waktu akan menurunkan efisiensi. Hal ini disebabkan rendahnya tekanan akibat pertambahan volume dan waktu penyebaran api yang terlalu lambat. Gambar 7. Proses pengapian Pada gambar tujuh menunjukan posisi piston sebelum dan setelah proses pembakaran. Pada posisi sebelum TMA pada saat itulah proses pembakaran dimulai dan setelah proses 8 perambatan penyalaan bahan bakar sampai melewati titik TMA. Pada titik sebelum TMA pada titik tersebut derajat pengapian disetting, proses penyetingan tersebut disesuaikan dengan bahan bakar yang digunakan. Semakin besar derajat pengapian sebuah mesin maka menggunakan bahan bakar yang sulit terbakan dan begitu pula sebaliknya. Untuk mengetahui seberapa besar derajat pada tekanan maksimal dapat dilihat digambar delapan. 10o Gambar 8.Tekanan maksimal pembakaran Untuk memperoleh daya yang maksimal maka posisi ø mempunyai besar sudut sebesar 10o. Pada posisi sebesar 10omaka pada saat itulah mempunyai torsi yang besar karena posisi l dan a membentuk sudut 90o. Pada saat itu pula tekanan pembakaran mencapai titik tertinggi karena pada titik tersebut gaya putarnya maksimal. Untuk membentuk sudut ø sebesar 10omaka perlu penyetingan pada derajat pengapian motor. Pada proses pembakaran dimulai dari awal sebelum TMA (menjauhi TMA), tekanan hasil pembakaran meningkat, sehingga gaya dorong piston meningkat (kerja piston menuju gas pada ruang bakar). Jika proses sudut penyalaan dimundurkan mendekati TMA, maka 9 tekanan hasil pembakaran maksimum lebih rendah, bila dibandingkan tekanan hasil pembakaran maksimum, bila sudut penyalaan dimulai normal. Hal ini dikarenakan, pada saat sudut penyalaan terlalu dekat dengan TMA, pada saat busi memercikkan bunga api dan api mulai merambat, gerakan piston sudah melewati TMA sehingga volume ruang bakar mulai membesar. Sehingga walaupun terjadi kenaikan tekanan hasil pembakaran, sebagian telah diubah menjadi perubahan volume ruang bakar.Efek yang terjadi adalah kecilnya kerja ekspansi yang diterima oleh piston. Berbeda ketika saat pengapian terlalu maju atau terlalu awal, yang tentunya akan membuat daya mesin tidak optimal dan bisa berakibat terjadinya engine knocking, ini terjadi karena tekanan pembakaran maksimum terjadi pada saat piston belum melewati titik mati atas. Engine knocking merupakan suara ketukan yang terjadi pada mesin. Timbulnya suara ini disebabkan karena ketika piston akan naik keatas, sebelum sampai ke titik mati atas sudah ditekan kembali ke bawah oleh tekanan hasil pembakaran. Jika terlalu sering terjadi knocking ini tentu akan memperpendek umur daripada komponen-komponen mesin ring piston, bantala, dll). Ketika pengapian terlalu mundur atau awal, maka tidak akan didapat tenaga yang maksimal. Karena tekanan pembakaran maksimum terjadi jauh setelah piston melewati TMA, dimana ini akan menyebabkan terjadinya kerugian langkah usaha. Tidak hanya itu campuran udara dan bahan bakar juga tidak terbakar dengan sempurna, bisa dikatakan bahan bakar boros karena terbuang sia-sia.Ini juga akan menghasilkan emisi yang tidak standar. Terutama kandungan HC yang akan meningkat. Kita tahu bahwa HC (Hidrokarbon) merupakan uap bahan bakar yang tidak terbakar, ciri yang paling mudah dirasakan adalah terasa pedih dimata.Jadi jika kita berdekatan dengan knalpot dan mata terasa pedih, menunjukan kandungan HC pada emisi gas buang tersebut tinggi.HC berbahaya bagi manusia jika menghirupnya, salah satunya bisa menyebabkan gangguan pernafasan. C. Karakteristik Bahan Bakar Bensin berasal dari kata benzana, lazim sebenarnya zat ini berasal dari gas tambang yang mempunyai sifat beracun dan merupakan persenyawaan dari hidrokarbon tak jenuh, artinya dapat bereaksi dengan mudah terhadap unsur– unsur lain. Bentuk ikatan adalah rangkap, dan senyawa molekulnya di sebut alkina. Bahan bakar jenis ini biasa disebut dengan kata lain 10 gasoline. Bensin pada dasarnya adalah persenyawaan jenuh dari hidro karbon, dan merupakan komposisi isooctanedengan normal-heptana. Serta senyawa molekulnya tergolong dalam kelompok senyawa hidrokarbon alkana. Kualitas bensin dinyatakan dengan angka oktan, atau octane number. Angka oktan adalah presentase volume isooctane di dalam campuran antara isooctane dengan normal heptana yang menghasilkan intensitas knocking atau daya ketokan dalam proses pembakaran ledakan dari bahan bakar yang sama dengan bensin yang bersangkutan. Isooctanesangat tahan terhadap ketokan atau dentuman yang kita beri angka oktan 100, heptane yang sangat sedikit tahan terhadap dentuman di beri bilangan 0. Pada motor percobaan, bermacam–macam bensin di bandingkan dengan campuran isooctane dan normal heptana tersebut. Bilangan oktan untuk bensin adalah sama dengan banyaknya prosen isooctanedalam campuran itu. Semakin tinggi ON bahan bakar menunjukkan daya bakarnya semakin tinggi. Adapun karakteristik dari bensin adalah, 1. Kecepatan Penguapan Bensin Kecepatan penguapan bensin menyatakan mudah tidaknya bensin itu menguap pada kondisi tertentu, kondisi ini akan terjadi sempurna apabila terdapat oksigen yang cukup. Proses penguapan merupakan akibat dari suatu reaksi yang terjadi pada setiap temperature. Pada saat penguapan molekul-molekul bensin melepaskan diri dari permukaan, makin tinggi temperature, makin banyak molekul yang lepas dari permukaan bensin. (Kamajaya : 1978 : 133) Kecepatan penguapan bensin dipengaruhi beberapa hal, yaitu konsentrasi, suhu, tekanan dan luas penampang. 2. Kualitas Berdetonasi Bensin Kecenderungan bensin untuk berdentonasi dinilai dari bilangan oktana. Bilangan oktana bensin ialah bilangan bulat yang terdekat pada persen campuran volume iso-oktana (iso-oktana murni diberi indek 100) dengan heptana normal (heptana normal murni diberi indek nol) yang menyamai sifat-sifat berdetonasi dari bensin yang ingin diketahui bilangan oktannya. Jadi bensin dengan bilangan oktana 80 artinya bensin tersebut mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan campuran yang terdiri dari 80% volume iso-oktana dan 20% volume heptana normal. Kecenderungan berdetonasi mempunyai peran penting bagi bensin. Pada akhir kompresi, campuran udara bahan bakar di dalam tangki silinder dinyalakan oleh percikan api dari busi. Pembakaran mulai terjadi di sekitar busi. Permukaan api 11 bergerak menyembur ke semua arah dan campuran yang disinggung api segera terbakar. Makin banyak bagian campuran yang terbakar, makin banyak panas terbentuk maka tekanan dan suhu akan naik. Kenaikan suhu dari bagian campuran yang belum dicapai oleh nyala atau permukaan api, pada suatu saat dapat mencapai keadaan kritis dan dapat terbakar sendiri, sehingga mengalami detonasi. Detonasi ini dapat merusak motor terutama torak, batang penggerak, pena engkol dan sebagainya. Untuk mengurangi kecenderungan berdetonasi, di dalam bensin diberi bahan anti ketukan yaitu tetraethyleade. 3. Kadar Belerang Bensin Kadar belerang dalam bensin tidak boleh lebih dari 2% bahkan jika mungkin harus rendah dari 0,7 %. 4. Kadar Damar Bensin a. Kadar damar pada bensin dapat menimbulkan berbagai kerusakan diantaranya: Dapat menempel kuat diberbagai tempat di dalam motor, misalnya pada katupkatup, saluran pembuangan dan torak. b. Menurunkan bilangan oktana pada waktu masih di dalam tangki penyimpanan. Makin lama bensin disimpan makin banyak pembentukan damar. Kadar damar maksimum 10 mg tiap 100 cm3 bensin. 5. Titik Beku Bensin Suhu pada bensin mulai membeku dinamakan titik beku bensin. Bila di dalam bensin terdapat kadar aromat yang tinggi, maka pada suhu tertentu aromat-aromat itu mengkristal dan saluran-saluran bensin bisa tersumbat. Karena itu motor-motor yang bekerja pada cuaca dingin titik beku bensin harus rendah sekitar -50oC. (Anonim : 1996 : 1-41) 6. Titik Embun Bensin Suhu pada saat uap bensin mulai mengembun dinamakan titik embun bensin. Penguapan lengkap tetesan bensin dalam saluran isap tergantung pada tinggi rendahya titik embun. Bila titik embun terlalu tinggi, maka tetesan bensin yang belum menguap dalam saluran isap dapat turut masuk ke dalam silinder sehingga pemakaian bahan bakar menjadi boros, karena di dalam silinder terdapat campuran dengan kondisi yang tidak homogen. Hal ini menyebabkan pembakaran berlangsung dengan tidak baik. Banyaknya bensin yang menetes ke dalam ruang engkol melalui cicin torak tergantung titik rendahnya embun ini. Pada umumnya, titik embun bensin motor tidak lebih dari 140oC. (Anonim : 1996 : 1-4) 12 7. Titik Nyala Bensin Titik nyala bensin berkisar antara -10oC s/d -15oC. Titik nyala bensin merupakan uap bensin terendah yang membentuk campuran sehingga dapat menyala dengan udara apabila terkena percikan api. Titik nyala yang rendah menyulitkan penyimpanan dan pengangkutan. (Anonim : 1996 : 1-42) 8. Berat Jenis Bensin Berat jenis sering dinyatakan dengan skala baume atau skala API. Masing-masing skala ini dapat dinyatakan sebagai fungsi dari berat jenis pada suhu 60oF. Berat jenis bensin yang dipakai sebagai bahan baker berkisar dari 0.71-0.76 atau 67-54 oBe atau 67.8-54.7 oAPI Salah satu bahan bakar yang digunakan di Indonesia adalah premium dan pertalite. Pada dasarnya kedua jenis bahan bakar tersebut mempunyai struktur kimia yang sama yaitu hidro karbon. Pada premium oktan number sebesar 88 sedangkan pertalite sebesar 90. Angka oktan ini mempengaruhi cepat atau tidaknya suatu bahan bakar dapat terbakar karena kompresi dari piston. Semakin tinggi bilangan oktan maka semakin sulit pula suatu bahan bakar tersebut. D. Konsumsi Bahan Bakar Salah satu yang diukur dalam prestasi mesin atau unjuk kerja mesin adalah konsumsi bahan bakar.Konsumsi bahan bakar merupakan perbandingan antara bahan bakar yang terpakai sebagai input energi dengan daya yang dihasilkan sebagai output. Semakin tinggi nilai konsumsi bahan bakar, maka semakin banyak energi bahan bakar yang tidak terkonversi menjadi daya.Hal ini disebabkan karena bahan bakar yang masuk ke dalam silinder tidak terbakar dengan sempurna. Konsumsi bahan bakar spesifik merupakan parameter prestasi mesin yang digunakan untuk mengukur nilai ekonomis suatu mesin, karena dengan mengetahui konsumsi bahan bakar spesifik maka dapat dihitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan per jam untuk menghasilkan sejumlah daya. Prosedur perhitungan konsumsi bahan bakar berikut dapat dilaksanakan bila untuk pemakaian bahan bakar sebesar volume (ml) tertentu dibutuhkan waktu sebesar t (detik), sehingga dapat dihitung pemakaian bahan bakar. 13 BAB III PROSES EKSPERIMEN A. Mesin, Alat, dan Bahan yang Digunakan 1. Mesin : Engine Stand Toyota seri 5K dengan spesifikasi sebagai berikut : a. Tipe mesin : Toyota 5K 1486 cc b. Diameter x langkah : 72,00 mm x 79,7 mm c. Daya maksimum : 92 Ps / 6000 rpm d. Bahan bakar : Premium e. Pengisian : Alternator f. Pendingin : Radiator pendingin air g. Katup : 8 katup OHV h. Susunan silinder : 4 silinder segaris i. Torsi maksimum : 12,2 kgm / 4400 rpm 2. Alat : a. Satu set toolbox yang berisi kunci pas, kunci ring, dan kunci T b. Hidrometer c. Multitester merk Krisbow KW 06-276 d. Tachometer merk Krisbow KW 06-303 e. Kunci busi f. Feeler gauge g. Timing light h. Stopwatch handphone i. Obeng + j. Obeng – k. Tang l. Buret m. Amplas 3. Bahan : a. Premium sebanyak 4 liter dari lab. Uji performa mesin b. Pertalite sebanyak 4 liter dari SPBU Ungaran 14 B. Prosedur Eksperimen 1. Menyiapkan dan memeriksa peralatan yang akan digunakan dalam eksperimen 2. Menyiapkan engine stand Toyota 5K dan bahan bakar (premium dan pertalite) yang akan digunakan dalam eksperimen 3. Pemeriksaan baterai secara visual Periksa kemungkinan penyangga dan terminal baterai berkarat, hubungan terminal longgar, dan baterai bocor. 4. Pengukuran berat jenis elektrolit baterai Periksa berat jenis elektrolit menggunakan hidrometer. Berat jenis baterai yang baik antara 1,25 - 1,27 pada 20°C. Periksa juga banyaknya elektrolit pada setiap sel. Jika tidak berada pada ketinggian yang seharusnya, isilah dengan air suling. 5. Pemasangan baterai pada mesin Hubungkan kabel positif dengan terminal positif baterai terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan kabel negatif dengan terminal negatif baterai. Kencangkan dengan tang agar kabel terpasang dengan baik. 6. Pemeriksaan ketinggian dan kualitas oli mesin Tinggi oli harus berada pada tanda antara L dan F. Periksa juga kemungkinan oli sudah kotor, kemasukan air, atau berubah warna. 7. Pemeriksaan kabel tegangan tinggi Lepas kabel tegangan tinggi dari busi dan periksa kemungkinan adanya kerusakan. Periksa tahanan kabel menggunakan multitester (kurang dari 25 kΩ per kabel). 8. Pemeriksaan busi Lepas busi menggunakan kunci busi, kemudian bersihkan menggunakan majun. Periksa kemungkinan adanya retak pada ulir dan isolator, keausan elektroda, atau elektroda terbakar. Amplas elektroda agar menghilangkan kotoran yang menempel pada ujung elektroda. 9. Setel celah busi Menggunakan feeler gauge, stel celah busi.jika perlu, bengkokkan bagian yang menonjol dari elektroda. Celah busi standar 0,8 mm. Setelah menyetel semua busi, pasang kembali semua busi pada blok mesin. Kencangkan dengan kunci busi. 10. Pemeriksaan distributor Buka tutup distributor, periksa kemungkinan adanya retak atau terbakar. 11. Penyetelan celah platina 15 Putar puli poros engkol searah jarum jam pada posisi pengapian silinder no.1. Posisikan coakan puli pada angka 0°. Rotor harus menunjuk ke pertengahan selubung busi no. 2. Lepas rotor kemudian stel celah platina dan pegas penahan yaitu 0,45 mm. Putar switch kontak pada posisi ON, putar bodi distributor berlawanan dengan arah jarum jam sampai timbul bunga api pada titik kontak platina. Kencangkan baut pengikat bodi distributor pada posisi ini. 12. Periksa waktu pengapian Nyalakan mesin dan pasangkan timing light pada kabel busi n0. 1 kemudian arahkan pada puli poros engkol. Kalau perlu cocokkan tanda-tanda timing pengapian dengan memutar body distributor. Setel timing pengapian pada 5° sebelum TMA. 13. Setel putaran mesin dengan memutar sekrup pengatur menggunakan obeng -. Periksa putaran mesin dengan cara mengarahkan sensor tachometer pada tanda yang ada di flywheel. 14. Mengukur konsumsi bahan bakar premium berdasarkan variasi timing pengapian. Setelah mesin dihidupkan dan putaran mesin diatur pada 1000 rpm, maka pengukuran jumlah bahan bakar premium yang terpakai dimulai dengan menggunakan stopwatch. Lihat buret dan catat berapa waktu yang diperlukan untuk menghabiskan 20 ml premium. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali sesuai putaran mesin dan catat hasil pengukuran. Tiap uji dilakukan pengulangan sebanyak 2 kali. 15. Mengukur konsumsi bahan bakar pertalite berdasarkan variasi timing pengapian. Setelah mesin dihidupkan dan putaran mesin diatur pada 1000 rpm, maka pengukuran jumlah bahan bakar pertalite yang terpakai dimulai dengan menggunakan stopwatch. Lihat buret dan catat berapa waktu yang diperlukan untuk menghabiskan 20 ml pertalite. Pengambilan data dilakukan sebanyak 3 kali sesuai putaran mesin dan catat hasil pengukuran. Tiap uji dilakukan pengulangan sebanyak 2 kali. 16. Apabila pengambilan data sudah selesai, maka kondisikan kembali mesin pada kondisi standar. 17. Kembalikan peralatan pada kondisi semula. 16 C. Diagram Alir Penelitian Mulai Persiapan Alat dan Bahan Melakukan Tune Up Mesin Proses Pengujian Pengukuran Konsumsi Premium dengan Variasi Timing Pengapian Pengukuran Konsumsi Pertalite dengan Variasi Timing Pengapian Pengambilan Data Pengolahan Data Analisis Data Kesimpulan Gambar 9. Diagram Alir 17 D. Instalasi Alat Uji Gambar 10. Skema Pengambilan Data Keterangan Gambar 10 1. Buret bahan bakar, mengalir menuju karburator. Buret digunakan untuk mengetahui berapa banyak bahan bakar yang dikonsumsi dalam sejumlah waktu. 2. Karburator, tempat mengabutkan bahan bakar. Pada karburator juga terdapat screw untuk menyetel berapa putaran mesin yang diperlukan. 3. Distributor, merupakan tempat pembagi aliran arus sebelum ke busi. Pada distributor terdapat beberapa komponen, salah satunya platina dimana pada pengujian ini akan di ubah berbagai variasi kerenggangannya. 4. Exhaust manifold, merupakan saluran gas buang. 5. Mesin 18 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Premium dengan Variasi Timing Pengapian Tabel 1. Rerata konsumsi bahan bakar premium dengan variasi timing pengapian Konsumsi Bahan Bakar Premium (ml/detik) IG Timing Konsumsi premium (ml/detik) (°BTDC) 1000 rpm 1500 rpm 2000 rpm 15 0,325 0,49 0,675 10 0,34 0,53 0,67 8 0,39 0,58 0,8 5 0,38 0,565 0,78 0 0,39 0,595 0,815 0.9 0.8 0.7 0.6 15 0.5 10 0.4 8 0.3 5 0 0.2 0.1 0 1000 1500 2000 Putaran Mesin (rpm) Gambar 11. Grafik rerata konsumsi bahan bakar premium dengan variasi timing pengapian 19 B. Pengukuran Konsumsi Bahan Bakar Pertalite dengan Variasi Timing Pengapian Tabel 2. Rerata konsumsi bahan bakar pertalite dengan variasi timing pengapian IG Timing Konsumsi Pertalite (ml/detik) (°BTDC) 1000 rpm 1500 rpm 2000 rpm 15 0,315 0,485 0,64 10 0,345 0,52 0,725 8 0,345 0,53 0,74 5 0,415 0,58 0,77 0 0,405 0,62 0,83 Konsumsi Bahan Bakar Pertalite (ml/detik) 0.9 0.8 0.7 0.6 15 0.5 10 0.4 8 0.3 5 0.2 0 0.1 0 1000 1500 2000 Putaran Mesin (rpm) Gambar 12. Grafik rerata konsumsi bahan bakar pertalite dengan variasi timing pengapian Dapat kita lihat dalam gambar 12 dan gambar 13 bahwa pada timing pengapian 0° sebelum TMA konsumsi bahan bakar yang paling boros karena mengalami keterlambatan 20 pembakaran dan penutupan katup masuk bahan bakar lebih lama. Penutupan katup intake yang terlalu lama ini menyebabkan banyak bahan bakar yang terpakai banyak namun daya dorong yang dihasilkan rendah. Pada timing pengapian ini dorongan yang dihasilkan lebih sedikit karena piston sudah terlalu turun dan sudut antara batang torak dan poros engkol juga menjadi lebih kecil. Pada timing pengapian 15 ° sebelum TMA konsumsi bahan bakar yang paling irit karena pada langkah hisap bahan bakar yang masuk lebih sedikit. Hal ini juga dipengaruhi penutupan katup masuk yang lebih lebih awal. Dalam timing pengapian ini pembakaran juga terlalu awal yang dapat menimbulkan terjadinya engine knocking sehingga pada timing pengapian ini tidak cocok digunakan karena mesin cepat mengalami kerusakan yang disebabkan knocking tersebut. C. Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Pada tabel 1 dan 2 dapat dilihat ada perbedaan dalam hal konsumsi bahan bakar antara premium dan pertalite. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 11 dibawah ini. 0.9 Konsumsi Bahan Bakar (ml/detik) 0.8 0.8 0.74 0.7 0.6 0.58 0.53 0.5 0.4 premium 0.39 0.345 pertalite 0.3 0.2 0.1 0 1000 1500 2000 Putaran Mesin (rpm) Gambar 13. Grafik perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 8° BDTC 21 Dalam keadaan timing pengapian standar ( 8° sebelum TMA ) terdapat perbedaan konsumsi bahan bakar sekitar 0,05 ml/ detik. Terlihat bahwa penggunaan bahan bakar pertalite sedikit lebih irit dibandingkan bahan bakar premium.Konsumsi bahan bakar pada timing ini pun terbilang ideal karena bahan bakar dapat terbakar secara sempurna. Pada timing pengapian ini putaran mesin juga lebih stabil dibanding saat pengapian dimajukan atau dimundurkan. Hal ini disebabkan karena tekanan pembakaran maksimum saat pengapian yang tepat berada sekitar 10° setelah TMA, sehingga dapat menekan secara optimal torak dimana sudut engkolnya 90o maka dorongan yang dihasilkan tegak lurus untuk bergerak ke TMB. Sedangkan pada timing pengapian 0° dan 5° perbedaan konsumsi bahan bakar dapat dilihat pada gambar 14 dan 15. Perbandingan Konsumsi Premium dan Pertalite pada Timing Pengapian 0° BDTC Konsumsi Bahan Bakar (ml/detik) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 premium 0.3 pertalite 0.2 0.1 0 1000 1500 2000 Putaran Mesin (rpm) Gambar 14. Perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 0° BDTC 22 Perbandingan Konsumsi Premium dan Pertalite pada Timing Pengapian 5° BDTC Konsumsi Bahan Bakar (ml/detik) 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 premium 0.3 pertalite 0.2 0.1 0 1000 1500 2000 Putaran Mesin (rpm) Gambar 15. Perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 5° BDTC Pada gambar 14 yaitu timing pengapian 0° sebelum TMA hanya terdapat sedikit perbedaan antara konsumsi premium dan pertalite yaitu sekitar 0,01 sampai 0,02 ml/detik. Pada timing ini konsumsi bahan bakar lebih boros dan putaran mesin tidak stabil. Bahkan saat start, mesin tersendal-sendal dan susah dinyalakan. Hal ini diakibatkan karena timing pengapian yang terlambat sehingga tidak didapat tenaga yang maksimum. Karena tekanan pembakaran maksimum terjadi jauh setelah piston melewati TMA, dimana ini akan menyebabkan terjadinya kerugian langkah usaha. Tidak hanya itu campuran udara dan bahan bakar juga tidak terbakar dengan sempurna, bisa dikatakan bahan bakar boros karena terbuang sia-sia. Sedangkan pada gambar 15 yaitu timing pengapian 5° sebelum TMA juga hanya terdapat sedikit perbedaan antara konsumsi premium dan pertalite yaitu sekitar 0,01 ml/detik. Untuk konsumsi bahan bakar, pada timing ini hampir sama dengan timing pengapian standar (8° sebelum TMA) dan putaran mesin pun cukup stabil. Untuk perbandingan konsumsi bahan bakar pada timing 10° dan 15° sebelum TMA dapat dilihat pada gambar 16 dan 17. 23 0.8 Konsumsi Bahan Bakar (ml/detik) 0.7 0.6 0.5 0.4 premium pertalite 0.3 0.2 0.1 0 1000 1500 2000 Putaran Mesin (rpm) Gambar 16. Perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 10° BDTC 0.8 Konsumsi Bahan Bakar (ml/detik) 0.7 0.6 0.5 0.4 premium pertalite 0.3 0.2 0.1 0 1000 1500 Putaran Mesin (rpm) 24 2000 Gambar 17. Perbandingan konsumsi premium dan pertalite pada timing pengapian 15° BDTC Pada gambar 16 yaitu timing pengapian 10° sebelum TMA, konsumsi bahan bakar premium dan pertalite hampir sama pada putaran mesin 1000 dan 1500 rpm. Namun pada putaran mesin 2000 rpm terdapat perbedaan konsumsi bahan bakar yang cukup signifikan yaitu sebesar 0,05 ml/detik. Pemakaian pertalite sedikit lebih boros daripada premium. Hal ini mungkin dapat disebabkan human error saat pengambilan data. Pada timing ini, konsumsi bahan bakar sedikit lebih irit dibandingkan timing pengapian standar dan putaran mesin yang dihasilkan pun cenderung stabil. Untuk memperoleh daya yang maksimal maka posisi batang torak harus mempunyai besar sudut sebesar 10o. Pada posisi sebesar 10o ini mempunyai torsi yang besar karena posisi sudut engkol membentuk sudut 90o. Pada saat itu pula tekanan pembakaran mencapai titik tertinggi karena pada titik tersebut gaya putarnya maksimal. Untuk membentuk sudut batang torak sebesar 10o maka perlu penyetingan pada derajat pengapian motor. Pada timing pengapian inilah dapat dikatakan bahwa konsumsi bakar bakar lebih efisien baik untuk bahan bakar premium maupun pertalite. Sedangkan pada gambar 17 yaitu timing pengapian 15° sebelum TMA, konsumsi premium dan pertalite hanya terdapat perbedaan 0,01 sampai 0,02 ml/detik. Pada timing inilah konsumsi bahan bakar yang paling irit namun putaran mesin sangat tidak tidak stabil terutama pada putaran mesin 2000 rpm. Putaran mesin sedikit tersendal-sendal (pincang) dan timbul suara ketukan pada mesin (engine knocking).Timbulnya suara ini disebabkan karena ketika piston akan naik keatas, sebelum sampai ke titik mati atas sudah ditekan kembali ke bawah oleh tekanan hasil pembakaran. Perbedaan variasi timing pengapian dapat berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar premium maupun pertalite. Hal ini di sebabkan karena kemajuan saat pengapian mempengaruhi kecepatan pembakaran. Semakin bertambah derajat pengapian maka pembakarannya semakin cepat, sehingga kebutuhan bahan bakar semakin cepat. Semakin cepat kebutuhan bahan bakar maka dapat dikatakan konsumsi bahan bakar semakin boros. 25 BAB V SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan Dari percobaan yang telah dilakukan dapat di simpulkan bahwa : 1. Waktu pengapian yang paling tepat dan efisien untuk konsumsi bahan bakar premium adalah 10° sebelum TMA. 2. Waktu pengapian yang paling tepat dan efisien untuk konsumsi bahan bakar pertalite adalah 10° sebelum TMA. 3. Secara umum konsumsi bahan bakar pertalite lebih irit dibandingkan bahan bakar premium. B. Saran 1. Gunakan timing pengapian 10° sebelum TMA untuk mendapatkan konsumsi bahan bakar yang ideal baik bahan bakar premium ataupun pertalite. 2. Gunakan bahan bakar pertalite untuk memperoleh konsumsi bahan bakar yang lebih irit. 26 DAFTAR PUSTAKA Mahmud, Syahril, 2013, Analisis Variasi Derajat Pengapian Terhadap Kinerja Mesin, Jurnal Teknik Mesin Universitas Janabadra Yogyakarta. Endrantoro, Hennu Pradipta dan Siregar, Indra Herlamba, 2013,Variasi Waktu Pengapian Terhadap Performa dan Emisi Mesin 1 Silinder dengan Pemanas, Volume 01 Nomor 02 : 221-230, Jurnal Teknik Mesin Universitas Surabaya. Gunadi, 2010, Pengaruh Waktu Pengapian (Ignition Timing) Terhadap Emisi Gas Buang pada Mobil dengan Sistem Bahan Bakar Injeksi (EFI), Penelitian Fakultas Teknik Universitas Negeri Yogyakarta. Nanlohy, H.Y., 2012, Perbandingan Variasi Derajat Pengapian terhadap Efisiensi Termal dan Konsumsi Bahan Bakar Otto Engine Be50, Jurnal Dinamika Vol. 3 No. 2 Mei 2012, Fakultas Teknik Haluoleo, Kendari. Anonim, 1981, Pedoman Reparasi Mesin Toyota Seri K, Jakarta: PT. Toyota-Astra Motor. 27 LAMPIRAN 1. Tabel konsumsi bahan bakar premium dan pertalte Lampiran 1. Tabel Pengukuran konsumsi bahan bakar premium IG Timing (°BTDC) 1000 rpm 1500 rpm 2000 rpm uji 1 uji 2 rerata uji 1 uji 2 rerata uji 1 uji 2 rerata 15 0,35 0,3 0,325 0,51 0,47 0,49 0,71 0,64 0,675 10 0,36 0,32 0,34 0,55 0,51 0,53 0,66 0,68 0,67 8 0,43 0,35 0,39 0,62 0,54 0,58 0,86 0,74 0,8 5 0,4 0,36 0,38 0,58 0,55 0,565 0,8 0,76 0,78 0 0,38 0,4 0,39 0,55 0,64 0,595 0,8 0,83 0,815 Lampiran 2. Tabel Pengukuran konsumsi bahan bakar pertalite 1000 rpm 1500 rpm 2000 rpm IG Timing (°BTDC) uji 1 uji 2 rerata uji 1 uji 2 rerata uji 1 uji 2 rerata 15 0,32 0,31 0,315 0,5 0,47 0,485 0,66 0,62 0,64 10 0,37 0,32 0,345 0,52 0,52 0,52 0,74 0,71 0,725 8 0,36 0,33 0,345 0,52 0,54 0,53 0,74 0,74 0,74 5 0,43 0,4 0,415 0,58 0,58 0,58 0,74 0,8 0,77 0 0,38 0,43 0,405 0,62 0,62 0,62 0,83 0,83 0,83 28 2. Pertanyaan dan Jawaban A. Pertanyaan 1. Mengapa pada derajat pengapian 5o konsumsi bahan bakar pertalite lebih tinggi dibandingkan dengan premium? (Adolvin Arnol Mahadiputra 5212412017) 2. Mengapa pada simpulan menyatakan bahwa bahan bakaryang paling irit adalah pertalite sedangkan pada derjat pengapian 5o konsumsi bahan bakar pertalite lebih tinggi dibandingkan dengan premium? (Arinda Nur Susanto 5212412013) 3. Sesuai dengan hasil preaktikum saya pada derajat pengapian 10o merupakan timing pengapian yang paling cocok dibandingkan dengan timing 5-8o, Bagaimana menurut anda?. (Lutfi Heri Setiawan 5212412023) 4. Kapan tekanan maksimum pembakaran terjadi? (Wim Widyo Baskoro 5212413053) B. Jawaban 1. Pada derajat pengapian 5o konsumsi bahan bakar pertalite lebih tinggi dibandingkan dengan premium padahal tidak ada teori dan penjelasan yang menyatakan bahwa konsumsi bahan bakar lebih tinggi. Kami mengindikasikan bahwa pada saat praktikum pada penyetelan timing pengapian 5o terjadi kealahan. Ketika sebelum mencatat konsumsi bahan bakar yang terjadi julah putaran mesin sudah dinaikkan, sehingga terjadi konsumsi bahan bakar yang boros pada bahan bakar pertalite pada derajat pengapian 5o. Untuk menghilangkan kesaahan tersebut maka harus ada koordinasi yang baik diantara orang yang mencatat dan setter mesin. 2. Pada simpulan yang kami berikan bahwa pertalite lebih irit dibandingkan dengan premum merupakan simpulan secara umum terlepas pada derajat pengapian 5o konsumsi bahan bakar pertalite lebih boros. Pada derajat pengapian 0-15o konsumsi bahan bakar pertalite lebih irit dbandingkan dengan premium, sehingga kami sepakat bahwa konsumsi bahan bakar pertalite lebih irit dibandingkan dengan dengan premium. 3. Setelah menganalisa kenbali hasil praktikum kami, pada derjat pengapian 10o merupakan konsumsi bahan bakar baik bahan bakar premium maupun 29 pertalite. Pada timing mesin pengapian tersebut mesinpun dapat beroperasi dengan baik, tidak pincang, dan tetap stabil. Maka dari itu kami sepakat untuk merevisi simpulan kami yang menyatakan derajat pengapian yang baik pada 3-8o menjadi 10o, baik untuk bahan bakar premium maupun pertalite. 4. Tekanan maksimal yang terjadi pada proses pembakaran adalah 10o setelah TMA. Pada posisi tersebut sudut engkol membentuk sudut 90o dimana pada posisi tersebut torsi/momen putar dari piston terjadi. 30