i

TUGAS AKHIR

ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN TURBO

CYCLONE DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU

TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR 4 TAK

Disusun :

Nama : Achmad Kiky Gusti Riyanto

NIM : D200140186

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA

2018

vi

MOTTO

“Pendidikan merupakan senjata paling ampuh yang bisa kamu gunakan untuk

merubah dunia” (Nelson Mandela)

“Maka sesungguhnya bersama kesulitan ada kemudahan. Maka apabila engkau

telah selesai (dari suatu urusan), tetaplah bekerja keras (untuk urusan yang lain).

Dan hanya kepada Tuhanmulah engkau berharap” (QS. AL-Insyirah, 6-8)

“Memulai dengan penuh keyakinan, Menjalankan dengan penuh keikhlasan,

Menyelesaikan dengan penuh kebahagiaan”

vii

ABSTRAK Turbo cyclone merupakan salah satu teknologi pemampatan udara, dengan

cara udara melewati turbo cyclone yang pusaran udaranya dibuat lebih fokus. Alat tambahan ini digunakan pada internal combustion engine yang berfungsi untuk membuat aliran yang akan masuk ke dalam ruang bakar menjadi swirlling. Turbo cyclone menyebabkan adanya perubahan karakteristik aliran udara yaitu timbulnya pressure drop pada ruang bakar dan udara masuk pada intake manifold menuju ruang bakar terbentuk secara turbulen.

Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja motor bensin 4 tak dengan pengunaan penambahan alat turbo cyclone dengan jumlah sudu 3 dan 4 pada kemiringan 40°, dibandingkan dengan kendaraan motor standar. Variabel bebas yang digunakan adalah turbo cyclone dan variasi filter. Sedangkan variabel kontrol meliputi putaran mesin yaitu 4500 rpm sampai 8000 rpm, transmisi pada posisi masuk 2, bahan bakar pertamax dan premium, dan menggunakan mesin Honda Supra X 125. Untuk variabel terikat yaitu memperoleh perbandingan mesin terhadap unjuk kerja motor yang berupa daya (kW), torsi (Nm) dan konsumsi bahan bakar (gr/s). Penelitian ini dilakukan di AHHAS 1272 TARUNA MOTORSPORT dan di laboratorium Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa variasi kendaraan dengan menggunakan penambahan turbo cyclone pada kendaraan Honda Supra X 125 dapat meningkatkan unjuk kerja motor. Hasil tertinggi yang di peroleh dari penelitian adalah daya tertinggi terdapat pada variasi turbo cyclone dengan jumlah sudu 4 pada kemiringan 40° bahan bakar premium yaitu 5,341 kW pada putaran 7000 rpm dan Torsi tertinggi 8,9347 Nm pada putaran 4500 rpm. Pada konsumsi bahan bakar nilai terendah terdapat pada variasi turbo cyclone dengan jumlah sudu 4 dengan kemiringan 40° bahan bakar premium sebesar 0,0,9339 gr/s. Kunci: Turbo Cyclone, Internal Combustion Engine, Daya.

viii

ABSTRACT

Turbo cyclone is one of air compression technology, by way of air passing

turbo cyclone whose air velocity is made more focused. This additional tool is used

in internal combustion engine that serves to create a flow that will enter into the

combustion chamber into swirlling. Turbo cyclone causes a change in airflow

characteristics, namely the emergence of pressure drop in the combustion chamber

and the intake manifold air into the combustion chamber is formed turbulently.

This study was conducted to determine the performance of 4-stroke gas motor

with the use of the addition of cyclone turbo tool with the number of blades 3 and 4 at

40 ° slope, compared to standard motor vehicles. The independent variables used

are turbo cyclone and filter variation. While the control variables include engine

rotation of 4500 rpm to 8000 rpm, transmission at entry position 2, pertamax and

premium fuel, and using Honda Supra X 125 engine. For the dependent variable that

is to obtain a machine comparison to the performance of the motor in the form of

power (kW), torque (Nm) and fuel consumption (gr / s). This research was conducted

in AHHAS 1272 TARUNA MOTORSPORT and in the laboratory of Mechanical

Engineering Muhammadiyah University of Surakarta.

Based on the research results can be concluded that the variation of vehicles

by using the addition of cyclone turbo on Honda Supra X 125 vehicles can improve

motor performance. The highest results obtained from the research is the highest

power is on the variation of turbo cyclone with the number of 4 blades at 40 °

premium fuel slope that is 5.341 kW at 7000 rpm rotation and the highest torque of

8.9347 Nm at 4500 rpm rotation. In fuel consumption the lowest value is found in the

cyclone turbo variation with the number of 4 blades with a slope of 40 °premium fuel

of 0.09339 gr / s.

Keywords: Turbo Cyclone, Internal Combustion Engine, Power.

ix

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Syukur alhamdulilah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas

berkah dan rahmat-Nya sehingga penyusun laporan penelitian ini dapat

terselesaikan.

Tugas Akhir berjudul “ANALISIS PENGARUH PENAMBAHAN

TURBO CYCLONE DENGAN VARIASI JUMLAH SUDU TERHADAP

UNJUK KERJA MOTOR 4 TAK”, dapat terselesaikan atas dukungan dari

pihak. Untuk itu pada kesempatan ini, penulis dengan segala ketulusan dan

keikhlasan hati ingin menyampaikan rasa terima kasih dan penghargaan

yang sebesar – besranya kepada;

1. Bapak Rusmanto dan ibu Munawaroh serta Adik Bagos Bondan P

tercinta yang sudah mendoakan dan mensupport sampai sekarang ini.

2. Bapak Wijianto, ST.M.Eng.,Sc. selaku dosen pembimbing yang selalu

menuntun dan mengajari dalam menyusun Tugas Akhir.

3. Bapak Subroto, Ir.,M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas

Teknik Mesin Universitasv Muhammadiyah Surakarta.

4. Bapak Sunardi Winoyo, Ir.,M.T selaku koordinator Tugas Akhir yang

telah memberikan banyak bimbingan dann kemudahan bagi penulis.

5. Bapak Agung Setyo Darmawan, Ir.,M.T selaku penguji Seminar Tugas

Akhir yang telah memberikan saran dan bimbingan bagi penulis.

6. Bapak Amin Sulistyanto, ST, MT selaku penguji Sidang Tugas Akhir

yang telah memberikan bimbingan bagi penulis.

7. Bapak Numuntaha Agung Nugraha, ST selaku pembimbing akademik

yang selalu memberi nasehat dan masukan bagi penulis.

x

8. Rekan satu tim, Yulian Prian Maharaka dan Arwansyah atas

kekompakan dan kerjasamanya dalam pembuatan Tugas Akhir ini.

9. Rekan satu kontrakan Pak Man, Mochamad Iqbal A, Ekho Jumali,

Imam Budi, dan Robby Sangart yang telah banyak membantu dan

mensupport Penulis sampai selesai.

10. Rekan – rekan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Surakarta

Khususnya angkatan 2014 yang telah memberikan banyak semangat

kepada penulis.

11. Rekan Bolo Omah, Faleh Setyawan, Firdian W, Ali Badri, Agus

Siswanto, yulio adi C yang telah memberi semangat dan kata – kata

motivasi selama penyusunan Tugas Akhir.

12. Pihak – pihak lain yang telah banyak membantu penulisan laporan

Tugas Akhir ini, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari dalam penyusun Tugas Akhir ini masih banyak

kekurangan. Oleh karena itu penulis mengharap kritik dan saran dari semua

pihak.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

Surakarta, Juni 2018

Achmad Kiky Gusti Riyanto

xi

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .................................................................................. i

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ..................................................... ii

HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................... iv

LEMBAR SOAL ....................................................................................... v

MOTTO .................................................................................................... vi

ABSTRAKSI ............................................................................................ vii

KATA PENGANTAR ............................................................................... ix

DAFTAR ISI ............................................................................................. xi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................. xv

DAFTAR TABEL ..................................................................................... xix

DAFTAR SIMBOL ................................................................................... xx

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ........................................................................ 1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................... 2

xii

1.3 Batasan Masalah .................................................................... 3

1.4 Tujuan Penelitian .................................................................... 4

1.5 Manfaat Penelitian ................................................................... 4

1.6 Sistematika Penulisan .............................................................. 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................... 7

2.2 Landasan Teori ........................................................................ 8

2.2.1 Motor Pembakaran Dalam ........................................ 8

2.2.1.1 Motor Bensin ................................................. 9

2.2.1.1.1 Motor Bensin 2 Langkah ............... 10

2.2.1.1.2 Motor Bensi 4 Langkah ................ 13

2.2.1.2 Motor Diesel ................................................. 19

2.2.2 Proses Pembakaran Motor Bakar .............................. 26

2.2.2.1 Perbandingan Udara Dengan Bahan Bakar.. 29

2.2.3 Bahan Bakar .............................................................. 32

2.2.3.1 Bahan Bakar Padat ....................................... 33

2.2.3.2 Bahan Bakar Cair .......................................... 33

2.2.4 Unjuk Kerja Motor Bakar ............................................ 43

2.2.4.1 Daya Keluaran (Power) ................................. 43

2.2.4.2 Efekti Rata-Rata dan Torsi ............................ 44

2.2.4.3 Konsumsi Bahan Bakar ................................. 45

xiii

2.2.4.3.1 Torsi dan Daya ............................................ 47

2.2.4.3.2 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ................. 48

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Metodologi Penelitian .............................................................. 49

3.1.1 Variabel Penelitian ................................................... 50

3.1.2 Diagram Alir Penelitian ............................................ 52

3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian ................................................... 53

3.3 Alat dan Bahan Penelitian ....................................................... 53

3.3.1 Alat Penelitian .......................................................... 53

3.3.2 Bahan Penelitian ...................................................... 63

3.4 Prosedur Penelitian................................................................. 64

3.4.1 Perancangan dan Desain Alat ................................. 64

3.4.2 Pengujian Kinerja Motor Bakar ................................ 68

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian ........................................................................ 74

4.1.1 Hasil Pengujian Unjuk Kerja Motor Bakar ................ 74

4.1.1.1 Pengujian Daya dan Torsi Motor Bakar ........ 74

4.1.1.2 Pengujian Konsumsi Bahan Bakar ................ 76

4.2 Pembahasan ............................................................................ 78

4.2.2 Unjuk Kerja Motor Bakar ................................................ 78

xiv

4.2.2.1 Daya yang Dihasilkan Motor Bakar ................ 78

4.2.2.2 Torsi yang Dihasilkan Motor Bakar ................. 84

4.2.3 Konsumsi Bahan Bakar Yang Dihasilkan Motor Bakar .. 90

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan .............................................................................. 94

5.2 Saran ....................................................................................... 96

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Upstroke pada mesin bensin 2-langkah ...................... 11

Gambar 2.2 Downstroke pada mesin bensin 2-langkah .................. 12

Gambar 2.3 Langkah hisap mesin bensin 4 langkah ...................... 14

Gambar 2.4 Langkah komprsi mesin bensin 4 langkah .................. 15

Gambar 2.5 Langkah kerja mesin bensin 4 langkah ....................... 17

Gambar 2.6 Langkah pembuangan mesin bensin 4 langkah .......... 18

Gambar 2.7 Mesin diesel 2 langkah ................................................ 21

Gambar 2.8 Langkah hisap mesin diesel ........................................ 22

Gambar 2.9 Langkah kompresi mesin diesel .................................. 23

Gambar 2.10 Langkah kerja mesin diesel ....................................... 24

Gambar 2.11 Langkah pembuangan mesin diesel .......................... 26

Gambar 2.12 Mesin supercharger pada proses pasokan udara ..... 31

Gambar 2.13 Mesin turbocharger pada proses pasokan udara ...... 31

Gambar 3.1 Skema pemasangan alat turbo cyclone....................... 50

xvi

Gamabr 3.2 Diagram alir penelitian ................................................. 52

Gambar 3.3 Plat stainless steel ....................................................... 54

Gambar 3.4 Selang .......................................................................... 55

Gambar 3.5 Gelas ukur ................................................................... 55

Gambar 3.6 stopwacth ..................................................................... 56

Gambar 3.7 Variasi filter .................................................................. 57

Gambar 3.8 Penggaris ..................................................................... 57

Gambar 3.9 Gunting dan Carter ...................................................... 58

Gambar 3.10 Digital tachometer ...................................................... 58

Gambar 3.11 Dinamometer Dynojet 250i ........................................ 60

Gambar 3.12 Honda supra X 125 .................................................... 62

Gambar 3.13 Blower ........................................................................ 63

Gambar 3.14 Skema alat turbo cyclone 3 sudu............................... 65

Gambar 3.15 Skema alat turbo cyclone 4 sudu............................... 65

Gambar 3.16 Potongan plat stainless steel ..................................... 66

Gambar 3.17 Pembentukan plat menjadi lingkaran ........................ 67

xvii

Gambar 3.18 Pembentukan alur ..................................................... 67

Gambar 3.19 Pengujian Dynamometer dynojet 250i ....................... 69

Gambar 3.20 Pengujian Dynamometer dynojet 250i ....................... 70

Gambar 3.21 Pengujian Dynamometer dynojet 250i ....................... 70

Gambar 3.22 Pengujian konsumsi bahan bakar.............................. 72

Gambar 4.1 Perbandingan Daya Motor Bakar dengan

Bahan Bakar Pertamax ..................................................... 78

Gambar 4.2 Perbandingan Daya Motor Bakar dengan

Bahan Bakar Premium ...................................................... 80

Gambar 4.3 Perbandingan Daya Motor Bakar dengan

Bahan Bakar Pertamax dan Premium .............................. 81

Gamabr 4.4 Perbandingan Torsi Motor Bakar dengan

Bahan Bakar Pertamax ..................................................... 84

Gamabr 4.5 Perbandingan Torsi Motor Bakar dengan

Bahan Bakar Premium ...................................................... 86

Gambar 4.6 Perbandingan Daya Motor Bakar dengan

xviii

Bahan Bakar Pertamax dan Premium .............................. 88

Gambar 4.7 Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar Motor Bakar

dengan Bahan Bakar Pertamax dan Premium ................. 90

xix

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan bahan bakar dan udara ..................................... 30

Tabel 2.2 Massa jenis Bahan bakar ......................................................... 37

Tabel 2.3 Karakteristik Premium .............................................................. 38

Tabel 2.4 Karakteristik Pertalite ............................................................... 40

Tabel 2.5 Karakteristik Pertamax ............................................................. 42

Tabel 4.1 Daya motor bakar..................................................................... 74

Tabel 4.2 Torsi motor bakar ..................................................................... 75

Tabel 4.3 Konsumsi bahan bakar ............................................................ 76

xx

DAFTAR SIMBOL

T = Torsi (Nm)

n = Kecepatan putaran mesin (rpm)

Pm = Tekanan efektif rata-rata (kPa)

Ne = Daya keluaran (kW)

L = Panjang langkah torak (m)

A = Luas penampang silinder (cm2)

i = Jumlah silinder

n = Kecepatan putaran mesin (rpm)

a = Jumlah putaran pada satu siklus kerja

(2-langkah a = 1, 4-langkah a = 2)

FC = Konsumsi bahan bakar (gr/detik)

𝜌𝑏𝑏 = Massa jenis bahan bakar (gr/ml)

V = Volume (ml)

t = waktu (detik)

ṁbb = laju aliran bahan bakar ke dalam motor (gr/sekon) dan

Ẇ = daya motor (kW).