ISSN 1978-2497 ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni EDISI 7 NO 2 Agustus 2015
PENGARUH PEMASANGAN SUPERCHARGER TERHADAP UNJUK KERJA PADA MOTOR BENSIN SATU SILINDER Sutarno1, Nugrah Rekto P2 , Juni Sukoyo3 Program Studi Teknik Mesin STT Wiworotomo Purwokerto Jl. Sumingkir No. 01 Purwokerto ABSTRAK Supercharger adalah suatu mekanisme untuk menyuplai udara yang melebihi kepadatan udara atmosfer kedalam silinder pada langkah hisap, jumlah campuran udara dan bahan bakar yang biasa dimasukan pada langkah pengisapan lebih besar atau efisiensi volumetrisnya naik dibandingkan dengan proses pengisapan oleh torak pada saat langkah hisap, hal ini tentu sangat berpengaruh terhadap peningkatan atau penurunan prestasi kerja motor bensin. Pada penelitian ini kapasitas silinder yang digunakan 124,8 cc serta menggunakan sistem bahan bakar Fuel Injection, sedangkan untuk pengambilan data dilakukan dengan menggunakan dynamometer inersia. Pengambilan data torsi, daya dan Bmep dilakukan pada kisaran putaran 4500-9750 rpm. Hasil pengujian pada motor tanpa menggunakan supercharger menghasilkan rata-rata torsi sebesar 9,004 Nm. Sedangakan pada motor yang dilengkapi supercharger mengalami penurunan rata-rata torsi sebesar 10,15% yaitu rata-rata torsi sebesar 8,09 Nm. Hasil pengujian daya pada motor tanpa supercharger menunjukan rata-rata daya sebesar 6,43 KW, sedangakan pada motor yang menggunakan supercharger mengalami penurunan daya 7,62% yaitu rata-rata daya sebesar 5,94 KW. Kata kunci : supercharger, torsi, daya
I.PENDAHULUAN A.
Latar Belakang
AFR mempengaruhi kesempurnaan pembakaran didalam ruang bakar, apabila AFR terlalu kurus dapat menyebabkan tenaga mesin sangat lemah dan menimbulkan detonasi, namun apabila AFR terlalu kaya menyebabkan konsumsi bahan bakar meningkat walaupun diimbangi dengan tenaga engine yang meningkat pula, untuk itu perbaikan AFR perlu dilakukan dengan cara mempertahankan campuran udara dan bahan bakar tetap pada kondisi ideal agar konsumsi bahan bakar tetap efisien dan tenaga motor meningkat. Dilihat dari
8
kenyataan bahwa campuran udara dan bahan bakar harus tetap menyesuaikan dengan kebutuhan pembakaran. Supercharger adalah suatu mekanisme untuk menyuplai udara yang melebihi kepadatan udara atmosfer kedalam silinder pada langkah hisap, udara yang lebih padat ini akan tinggal dalam silinder untuk ditekan pada langkah kompresi. Dengan supercharger jumlah campuran udara dan bahan bakar yang biasa dimasukan pada langkah pengisapan lebih besar atau efisiensi volumetrisnya naik dibandingkan dengan proses pengisapan oleh torak pada saat langkah hisap. Penambahan tekanan udara pada langkah hisap dapat meningkatkan efisiensi penggunaan bahan
ISSN 1978-2497 ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni EDISI 7 NO 2 Agustus 2015 bakar karena peningkatan kecepatan udara masuk lebih tinggi dimana kecepatan udara ini menyebabkan aliran turbulen pada ruang bakar, sehingga proses pencampuran udara dan bahan bakar dapat lebih cepat dan lebih baik mutunya.
mempertinggi suhu dan tekanan. Bila torak bergerak turun naik di dalam silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka suatu tenaga kerja pada torak memungkinkan torak terdorong ke bawah. Bila batang torak dan poros engkol dilengkapi untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, torak akan menggerakkan batang torak dan yang mana ini akan memutarkan poros engkol. Dan juga diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan penyediaan campuran udara bensin pada saat-saat yang tepat untuk menjaga agar torak dapat bergerak secara periodik dan melakukan kerja tetap.(Basyirun, 2008:12).
B. Tujuan Penelitian Pengujian ini dilakukan untuk Mencari efek samping lanjut akibat penambahan tekanan dan volume udara kedalam ruang bakar dengan menggunakan supercharger pada sistem bahan bakar EFI . II. TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Kajian Pustaka Rully Hartadi (2001), telah melakukan penelitian ‘Analisa Turbocharger pada Motor Bensin Daihatsu Tipe CB-23’ dari hasil penelitian disimpulkan bahwa Turbocharger dapat menaikkan daya sebesar 34,97% diikuti dengan peningkatan Sfc sebesar 11,8% pada motor bakar dengan dimensi standar, meskipun tanpa mengubah katup, karburator, dan piston. Penambahan turbocharger type IHI RHF3 pada motor daihatsu tipe CB-23 dapat meningkatkan unjuk kerja motor tersebut.
1.
Supercharger Supercharger adalah suatu mekanisme untuk menyuplai udara dengan kepadatan yang melebihi kepadatan udara atmosfer kedalam silinder pada langkah hisap. Udara yang lebih padat ini akan tinggal dalam silinder untuk ditekan pada langkah kompressi. Akiba tudara yang densitasnya lebih tinggi maka lebih banyak bahan bakar yang dapat terbakar sehingga daya outpu tmesin dapat meningkat. Tekanan udara dalam silinder sewaktu awal kompressi biasanya paling rendah 6 psi. Mekanisme supercharger berbeda dengan langkah pembilasan dalam mesin 2 langkah, dimana mekanisme supercharger bertujuan untuk meningkatkan kepadatan udara segar dalam silinder dan dapat digunakan untuk mesin 2 langkah maupun 4 langkah. Sedangkan penggunaan blower pada langkah pembilasan semata-mata menggunakan hembusan udara untuk mengeluarkan gas hasil pembakaran (gas bekas) yang masih berada dalam silinder dan menggantinya dengan udara segar yang tekanannya relatif sama dengan tekanan atm. Akan tetapi dalam semua sistim supercharging
2.1 Motor Bensin Empat Langkah Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik. Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bensin dari karburator di hisap masuk ke dalam silinder, kemudian dimampatkan oleh gerak naik torak, dan dibakar untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan 9
ISSN 1978-2497 ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni EDISI 7 NO 2 Agustus 2015 terdapat sekaligus pembilasan dan supercharging. Dengan supercharger jumlah udara atau campuran bahan bakar-udara segar yang biasa dimasukan lebih besar daripada dengan proses pengisapan oleh torak pada waktu langkah isap. Tekanan udara masuk silinder berkisar antara 1,2-2,2kg/cm2. Motor dua tak dengan supercharger akan menaikan sekaligus tekanan isap dan tekanan buang. Pada motor bensin supercharger dapat mempersingkat periode persiapan pembakaran sehingga karakteristik pembakaran menjadi lebih baik. Disamping itu terbuka kemungkinan untuk menggunakan bahan bakar dengan bilangan oktana yang lebih rendah. Akan tetapi hendaknya jangan melupakan tekanan dan temperatur gas pembakarannya, karena hal tersebut akan menyangkut persoalan pendinginan, konstruksi, kekuatan material serta umurnya. 2. a.
torsinya tersebut diletakkan pada sebuah testbed dan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer. Nilai daya (P) dapat ditentukan sebagai berikut :
Dimana : n = putaran mesin (rpm) T = torsi (Nm) P = Daya mesin (kW) c.
MEP (kPa) =
. .
P nR V N
= Daya Mesin (hp) = Konstanta mesin 4 langkah = 2 = volume silinder (cc) = putaran mesin (rpm)
III. METODOLOGI PENELITIAN A. Variable Tetap Penelitian ini variabel tetapnya adalah: a. Diameter x Langkah : 52,4 x 57,9 mm b. Karburator : keihin
(Nm)
Dimana: T= Torsi ( Nm ) N= putaran mesin (rpm) b.
Dimana:
Torsi adalah ukuran kemampuan engine untuk melakukan kerja, jadi torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya. .
Mean Efective Preassure (MEP)
Mean Effective Preassure merupakan nilai yang menyatakan output mesin tiap satuan volume silinder.
Performa Engine Torsi
T=
2π .n.T (kW ) 60000
P=
B. Variabel Bebas Variabel bebas pada penelitian ini adalah putaran mesin 4.000 - 9750 rpm dengan interval 250 rpm.
Daya Poros
Daya adalah kemampuan usaha untuk memindahkan suatu materi atau benda melawan gravitasi bumi. Adapun mesin yang akan diukur
10
ISSN 1978-2497 ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni EDISI 7 NO 2 Agustus 2015 IV. HASIL DAN ANALISA DATA 1.
TORSI VS PUTARAN
Analisa data hasil penelitian untuk torsi
Torsi (Nm ) Tanpa supercharger Supercharger 1 4500 8.38 5.63 2 4750 9.94 7.51 3 5000 10.39 7.85 4 5250 10.29 8.22 5 5500 10.79 8.82 6 5750 10.77 9.41 7 6000 10.97 9.53 8 6250 10.53 9.41 9 6344 10.75 9.69 10 6500 10.65 9.24 11 6750 10.25 9.23 12 7000 9.87 9.21 13 7250 9.65 9.06 14 7500 9.7 8.83 15 7621 9.33 9.03 16 7750 8.99 8.6 17 8000 8.4 8.43 18 8250 7.81 8.04 19 8500 7.54 7.37 20 8750 6.99 6.94 21 9000 6.65 6.61 22 9250 6.32 6.29 23 9500 5.8 5.92 24 9750 5.25 5.49 Toesi Maksimal 10.97 9.69 Torsi Rata - Rata 9.004 8.09 Penurunan ( % ) 11,66%
12
Putaran ( Rpm )
10 TORSI (Nm)
No
8 6 Standart
4
supercharger 2 0 0
5000
10000
15000
PUTARAN ( Rpm )
Grafik 4.1 Hubungan Torsi dan putaran Engine 2.
Pembahasan
Dari penelitian yang dilaksanakan dapat disimpulkan bahwa berubahnya variasi putaran mesin haruslah diikuti dengan berubahnya AFR (Air Fuel Ratio). Penggunaan supercharger putaran konstan 5000 rpm pada motor dengan sistem bahan bakar Fuel Injection mengakibatkan penurunan torsi. Hal ini disebabkan karena perbandingan udara dan bahan bakar yang tidak seimbang, penggunaan supercharger mengakibatkan udara yang masuk kedalam silinder lebih besar sehingga mengakibatkan campuran udara dan bahan bakar menjadi kurus sehingga terjadi penurunan torsi. Fenomena ini menjadi masukan yang berarti dalam uji performasimotor bensin dengan penggunaan supercharger pada sistem bahan bakar EFI .
Data diatas diperjelas dengan diagram uji performasi dan korelasinya dengan putaran engine sesuai dengan grafik 4.1 sebagai berikut,
11
ISSN 1978-2497 ITEKS Intuisi Teknologi Dan Seni EDISI 7 NO 2 Agustus 2015 ignation terhadap daya, torsi, konsumsi bahan bakar, Bmep dan emisi gas buang.
V. PENUTUP A. KESIMPULAN 1. Torsi yang dihasilkan dari pengujian motor bakar dengan penambahan supercharger terdapat perbedaan. Dimana pada motor dengan penggunaan supercharger mengalami penurunan torsi sebesar 10,15%. Hal ini diakibatkan penambahan tekanan dan volume udara kedalam silinder yang berlebihan. Hal ini didukung pula dengan analisa uji statistik. bahwa tekanan dan volume udara pengaruh besar terhadap unjuk kerja motor bensin. 2. Daya yang dihasilkan dari pengujian motor bakar dengan dengan penambahan supercharger terdapat perbedaan. Dimana pada motor dengan penggunaan supercharger mengalami penurunan daya sebesar 7,62%. Hal ini diakibatkan penambahan tekanan dan volume udara kedalam silinder yang berlebihan. Hal ini didukung pula dengan analisa uji statistik. bahwa tekanan dan volume udara pengaruh besar terhadap unjuk kerja motor bensin. 3. Bmep yang dihasilkan dari pengujian motor bakar dengan penambahan supercharger terdapat perbedaan. Dimana pada motor dengan penggunaan supercharger mengalami penurunan Bmep sebesar 10,18%. Hal ini diakibatkan penambahan tekanan dan volume udara kedalam silinder yang berlebihan. Hal ini didukung pula dengan analisa uji statistik. bahwa tekanan dan volume udara pengaruh besar terhadap unjuk kerja motor bensin.
2. Akan sangat baik apabila suhu ruangan beserta kelembaban udara di tempat pengujian dapat dikontrol serta disimulasikan dalam berbagai tingkat, sehingga dapat diperoleh data yang lebih akurat pada berbagai kondisi cuaca.
DAFTAR PUSTAKA Rully Hartadi (2001). Analisa Turbocharger pada Motor Bensin Daihatsu Tipe CB23. Surabaya: Jurusan Teknik Mesin Universitas Petra. Arismunandar, Wiranto (1988). Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Bandung: ITB. Basyirun, dkk (2008). Buku Ajar Mesin Konversi Energi. Semarang: UNNES Mahadi,
Wardan Suyanto. (1986). Teori Motor Bensin. Jakarta : Depdikbud :Dirjen Dikti, Proyek Pengembangan LPTK. Suharsimi, Arikunto (2002). Prosedur Penelitian Suatu Pendekatan Praktek Edisi Revisi V. Jakarta: Rineka Cipta
B. SARAN 1.
(2010). Pengaruh penggunaan Turbocharger dan Intercooler terhadap Performa Motor Bakar Diesel. Medan: USU
Untuk penelitian lebih lanjut bisa dilakukan pada variable yang berbeda yang lebih luas, yaitu variasi putaran supercharger, pengaruh perubahan kompresi dan perubahan timming
12
