pengaruh remapping derajat pengapian

PENGARUH REMAPPING DERAJAT PENGAPIAN

PADA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR CAMPURAN BENSIN

DAN ETHANOL TERHADAP UNJUK KERJA MESIN

MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH 110 CC

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat

untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

ADHE PRIHANDANA GANDAJATI

NIM. I0402001

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2010

PENGARUH REMAPPING DERAJAT PENGAPIAN

PADA PENGGUNAAN BAHAN BAKAR CAMPURAN BENSIN

DAN ETHANOL TERHADAP UNJUK KERJA MESIN

MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH 110 CC

Adhe Prihandana Gandajati

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Sebelas Maret

Abstrak

Ethanol merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang terbaharukan.

Ethanol dapat digunakan secara murni atau dicampurkan dengan bensin. Dalam

penelitian ini , ethanol dengan kadar 96% dicampurkan dengan bensin premium.

Bahan bakar campuran diuji dengan sepeda motor 110cc menggunakan pengapian

CDI standar dan CDI programmable Rextor. Pengambilan data dilakukan dengan

menggunakan dinamometer inersia.

Campuran bensin dan ethanol dibuat dengan lima variasi komposisi, yakni

40% ethanol, 50% ethanol, 60% ethanol, 70% ethanol, dan 80% ethanol.

Pengujian awal dilakukan dengan menggunakan CDI standar, selanjutnya

dilakukan proses remapping derajat pengapian menggunakan CDI Rextor. Data

yang diambil berupa daya mesin yang terukur pada roda belakang. Konsumsi

bahan bakar diukur dengan menggunakan buret tetes.

Hasil pengujian menunjukkan remapping derajat pengapian CDI Rextor

dibandingkan dengan pengapian CDI standar, daya, torsi, dan efisiensi

menunjukkan peningkatan. Besar peningkatan daya rata rata sebesar 3,3%, torsi

rata rata sebesar 6,08 % dan efisiensi rata rata sebesar 8,3%. Nilai Sfc untuk E-40

dan E-50 dengan remapping derajat pengapian CDI Rextor terjadi peningkatan

sebesar 62% dan 59%. Sedangkan untuk premium , E-60,E-70 dan E80 terjadi

penurunan Sfc sebesar 15,5%, 7%,dan 18%.

Kata kunci : ethanol, remapping, CDI Rextor, konsumsi bahan bakar,

dynamometer inersia,daya mesin.

INFLUENCE OF REMAPPING IGNITION TIMING ON USING

BLENDED FUEL OF GASOLINE AND ETHANOL TOWARD ENGINE

PERFORMANCE OF FOUR STROKE ENGINE MOTORCYCLE 110CC


Mechanical Engineering Departement of Enginerring Faculty

Sebelas Maret University

Abstract

Ethanol is one of renewable fuel. Ethanol can be used as a fuel purely or

blended with gasoline. In this investigation, used ethanol with concentration 96 %

was blended with gasoline. The blended fuel was tested on the 110cc motor cycle

engine, the ignition used Standart CDI and Rextor Programable CDI. Data of

engine was taken by inertia dynamometer.

Blended fuel was variated five composition precentages of ethanol were

added in gasoline are 40 % , 50%, 60%, 70%, and 80%. The begining

investigation is done by standart CDI, furthermore used Rextor Programable CDI.

Data which taken is the engine power which measured on the rear wheel. Fuel

consumption is measured by using burret.

The result of this research shows remapping ignition timing cdi rextor

compared with ignition cdi standard, power, torque, and efficiency shows

enhanced. Average power enhanced as big as 3,3%, average torque enhance as big

as 6,08 % and average efficiency enhance as big as 8,3%. The value of Sfc to E-

40 and E-50 with remapping ignition timing shows enhanced as big as 62% and

59%. While for premium,E-60,E-70,and E-80 happen depreciation sfc as big as

15,5%, 7%,dan 18%.

Key words : ethanol, remapping, CDI Rextor, fuel consumtion, inertia

dynamometer, power engine.

KATA PENGANTAR

Puji syukur kehadirat Allah SWT karena berkat rahmat, hidayah dan

bimbingan-Nyalah penulis dapat menyelesaikan sripsi ini. Adapun tujuan

penulisan skripsi ini adalah untuk memenuhi sebagian persyaratan guna mencapai

gelar sarjana teknik di Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret

Surakarta.

Penulis menghaturkan terima kasih yang sangat mendalam kepada semua

pihak yang telah berpartisipasi dalam penelitian dan penulisan skripsi ini,

khususnya kepada:

1. Bapak Dody Ariawan, S.T. M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik UNS.

2. Bapak Tri Istanto, S.T. M.T. selaku pembimbing akademik.

3. Bapak Rendy Adhy Rachmanto, S.T. M.T. selaku pembimbing skripsi I yang

dengan sabar dan penuh pengertian telah memberikan banyak bantuan dalam

penelitian dan penulisan skripsi ini.

4. Bapak Suyitno, S.T. M.T. Dr. Tech. selaku pembimbing skripsi II yang telah

banyak memberikan masukan-masukan yang berharga.

5. Bapak Syamsul Hadi, S.T. M.T., selaku koordinator skripsi Jurusan Teknik

Mesin Fakultas Teknik UNS.

6. Seluruh staf Tata Usaha Jurusan Teknik Mesin UNS yang telah banyak

membantu kelancaran administrasi.

7. Keluarga besar Mototech Indonesia yang telah banyak membantu dalam

pengambilan data skripsi.

8. Bapak, ibu dan seluruh keluarga besar yang telah banyak mendoakan dan

memberikan restu.

9. DIC Racing Motorsport yang telah banyak membantu menyediakan alat.

10. Teman- teman mahasiswa Teknik Mesin UNS.

11. Keluarga besar Grha UKM UNS yang telah memberikan bantuan material

dan spiritual.

Penulis menyadari, bahwa dalam skripsi ini masih terdapat banyak

kekurangan. Oleh karena itu, bila ada saran, koreksi dan kritik demi

kesempurnaan skripsi ini, akan penulis terima dengan ikhlas dan dengan ucapan

terima kasih.

Dengan segala keterbatasan yang ada, penulis berharap skripsi ini dapat

digunakan sebagaimana mestinya.

Surakarta, April 2010


DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ..................................................................................................... v

KATA PENGANTAR ................................................................................... vii

DAFTAR ISI ................................................................................................... ix

DAFTAR TABEL ........................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xii

BAB I. PENDAHULUAN .............................................................................. 1

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

1.2. Perumusan Masalah ..................................................................... 2

1.3. Batasan Masalah .......................................................................... 2

1.4. Tujuan dan Manfaat ..................................................................... 2

1.5. Sistematika Penulisan .................................................................. 2

BAB II. DASAR TEORI... ............................................................................. 4

2.1 Tinjauan Pustaka ........................................................................... 4

2.2 Mesin Pembakaran Dalam ............................................................ 5

2.3 Motor Bakar Empat Langkah ....................................................... 6

2.4 Bahan Bakar Ethanol .................................................................... 8 2.5 Capasitor Discharge Ignition Programmable .............................. 10

2.6 Dinamometer inersia ..................................................................... 15

2.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik dan Efisiensi Mesin ................. 16

BAB III. METODE PENELITIAN ................................................................ 18

3.1 Diagram Alir Penelitian ................................................................ 18

3.2 Bahan ........................................................................................... 19

3.2.1 Spesifikasi Bahan Bakar ...................................................... 19

3.2.2 Spesifikasi CDI Programmable Rextor ............................... 20

3.2.3 Fitur CDI Programable Rextor............................................ 20

3.3 Alat ............................................................................................... 21

3.4 Pelaksanaan Penelitian ................................................................. 23

3.4.1 Membuat Campuran Bahan Bakar ...................................... 23

3.4.2 Pengujian Campuran Bahan Bakar ...................................... 24

BAB IV. DATA DAN ANALISA .................................................................. 26

4.1 Hasil Pengujian CDI Standar ........................................................ 26

4.2 Hasil Pengujian Dengan Derajat Pengapian Flat CDI REXTOR 29

4.3 Penentuan Remapping Derajat Pengapian .................................... 34

4.4 Hasil Pengujian Dengan Remapping Derajat Pengapian CDI

Rextor ........................................................................................... 35

BAB V. PENUTUP ......................................................................................... 39

5.1 Kesimpulan ................................................................................... 39

5.2 Saran ............................................................................................. 39

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 40

LAMPIRAN .................................................................................................... 41

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Perbandingan sifat thermal, fisika, dan kimia dari

ethanol/bioethanol dan bensin premium ……............ 10

Tabel 3.1 Tabel sifat bahan bakar …………………………….. 19

Tabel 3.2 Tabel nilai kalor dan specific gravity…………………. 19

Tabel 4.1 Tabel derajat pengapian remapping CDI programmable

Rextor……………………………………………….. 34

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1

Gambar 2.2

Gambar 2.3

Gambar 2.4

Gambar 2.5

Gambar 2.6

Gambar 2.7

Gambar 2.8

Gambar 2.9

Gambar 2.10

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Gambar 3.3

Gambar 3.4

Gambar 3.5

Gambar 3.6

Gambar 4.1

Gambar 4.2

Gambar 4.3

Gambar 4.4

Gambar 4.5

Gambar 4.6

Gambar 4.7

Gambar 4.8

Gambar 4.9

Gambar 4.10

Gambar 4.11

Gambar 4.12

Gambar 4.13

Gambar 4.14

Gambar 4.15

Langkah hisap ………………………………………….................

Langkah kompresi…………………………………........................

Langkah tenaga…….........................................................………...

Langkah buang……………….........................................................

Siklus Otto………………………………………………………....

Skema sistem CDI……………………………………....................

Skema programmable CDI Rextor……………...............................

Perhitungan delta pengapian.............................................................

Tabel derajat pengapian....................................................................

Roller inersia dinamometer..............................................................

Diagram alir penelitian …………………........................................

CDI Programable Rextor ……………….......................................

Dinamometer Inersia ………………………....................................

Gelas Ukur............................................…………………................

Burret tetes................................................. …………………..........

Tabel derajat pengapian …………...................................................

Grafik tenaga mesin terhadap putaran mesin menggunakan CDI

standar.......................................………….......................................

Grafik torsi terhadap putaran mesin menggunakan CDI standar ... Grafik konsumsi bahan bakar terhadap putaran mesin

menggunakan CDI standar ……………………..............................

Grafik sfc terhadap putaran mesin menggunakan CDI standar.......

Grafik effisiensi terhadap putaran mesin menggunakan CDI

standar..............................................................................................

Grafik derajat pengapian flat terhadap daya dan putaran mesin

bahan bakar premium........................................................................


bahan bakar E-40..............................................................................


bahan bakar E-50..............................................................................


bahan bakar E-60..............................................................................


bahan bakar E-70..............................................................................


bahan bakar E-80..............................................................................

Grafik daya terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil

remapping CDI programmable REXTOR.......................................

Grafik torsi terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil


Grafik konsumsi bahan bakar terhadap putaran mesin

menggunakan pengapian hasil remapping CDI programmable

REXTOR..........................................................................................

Grafik sfc terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil


6

7

7

7

8

11

12

13

14

15

18

20

22

23

23

24

26

26

27

27

28

29

30

31

32

32

33

35

35

36

36

Gambar 4.16

Grafik effisiensi terhadap putaran mesin menggunakan pengapian

hasil remapping CDI programmable REXTOR...............................

37

LAMPIRAN

Lampiran 1 Tabel Pengujian CDI Standar.......................................................

42

Lampiran 2 Tabel Pengujian Pengapian Derajat Flat Bahan Bakar Premium.. 43

Lampiran 3 Tabel Pengujian Pengapian Derajat Flat Bahan Bakar E-40........ 44





Lampiran 8 Tabel Pengujian Remapping CDI Rextor..................................... 49

Lampiran 9 Tabel Konsumsi Bahan Bakar...................................................... 50

Lampiran 10 Tabel SFC...................................................................................... 51

Lampiran 11 Tabel Efisiensi Mesin..................................................................... 52

Lampiran 12 Tabel Torsi...................................................................................... 53

Lampiran 13 Tabel Torsi...................................................................................... 54

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Bahan bakar fosil merupakan sumber energi yang tidak dapat

diperbaharui. Saat ini jumlah cadangan minyak bumi yang ada semakin menipis.

Hal ini menyebabkan adanya fluktuasi suplai dan harga bahan bakar minyak.

Kelangkaan bahan bakar minyak yang terjadi belakangan ini telah memberikan

dampak yang sangat luas dalam kehidupan masyarakat. Sektor yang paling cepat

terkena dampaknya adalah sektor transportasi.

Indonesia memiliki banyak sumber daya alam yang bisa diolah menjadi

bahan bakar terbaharukan. Salah satu jenis bahan bakar terbaharukan yang aman

terhadap lingkungan adalah bio-ethanol. Bio-ethanol dibuat dari bahan baku

tanaman yang mengandung pati seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu

melalui proses fermentasi. Sebagai bahan bakar alternatif, bio-ethanol dapat

digunakan secara murni atau dicampurkan dengan bensin. Bio-ethanol yang

secara teoritik memiliki angka oktan di atas standar maksimal bensin, cocok

diterapkan sebagai substitusi sebagian ataupun keseluruhan pada mesin bensin.

Mesin bensin empat langkah sangat umum digunakan saat ini. Proses

pembakaran dalam mesin bensin empat langkah dipengaruhi oleh adanya

campuran udara dengan bahan bakar, tekanan kompresi, dan pengapian.

Penggunaan bahan bakar campuran bensin dan bio-ethanol akan menyebabkan

perubahan pada unjuk kerja mesin. Ethanol mempunyai nilai oktan yang lebih

tinggi daripada premium menyebabkan lebih sulit terbakar. Sehingga untuk

mendapatkan unjuk kerja yang optimum perlu dilakukan beberapa modifikasi

pada mesin. Salah satu cara yang dapat dilakukan adalah modifikasi pengapian.

Pada penelitian ini akan dibahas mengenai pengaruh remapping derajat

pengapian terhadap unjuk kerja mesin bensin empat langkah dengan bahan bakar

campuran bensin dan ethanol.

1.2 Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat dirumuskan sebagai berikut:

1. Bagaimana pengaruh penggunaan bahan bakar campuran bensin dan bio-

ethanol terhadap unjuk kerja mesin bensin empat langkah.

2. Bagaimana pengaruh remapping derajat pengapian terhadap unjuk kerja

mesin dengan bahan bakar campuran bensin dan ethanol.

1.3 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada :

1. Mesin yang digunakan adalah Suzuki Smash FD 110 XCSD kondisi standar.

2. Pengujian dilakukan dengan beban tetap.

3. CDI programmable Rextor versi 17B beserta software pemrograman dengan

platform JAVA Runtime 6.

4. Pengujian kinerja menggunakan dinamometer inersia.

5. Bahan bakar menggunakan bensin premium dan ethanol 96%.

6. Pengujian pada suhu kamar.

7. Data yang diambil merupakan daya dan torsi pada roda belakang.

1.4 Tujuan dan Manfaat

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh penggunaan

campuran bensin dan ethanol pada mesin bensin empat langkah dan optimalisasi

unjuk kerja dengan remapping derajat pengapian.

Manfaat dari penelitian ini adalah mengetahui perbandingan campuran bahan

bakar yang sesuai dengan derajat pengapian yang tepat untuk mendapatkan unjuk

kerja mesin bensin empat langkah yang optimum.

1.5 Sistematika Penulisan

1. Bab I Pendahuluan, berisi latar belakang penelitian, tujuan dan manfaat

penelitian, perumusan masalah, batasan masalah dan sistematika penulisan.

2. Bab II Dasar Teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan mesin

pembakaran dalam, teori tentang motor bakar, siklus dan berbagai sistem

kompleks yang berhubungan dengan motor bakar termasuk sistem pengapian.

3. Bab III Metode Penelitian, berisi bahan yang diteliti, mesin dan alat yang

digunakan pada penelitian, tempat penelitian serta pelaksanaan penelitian.

Pengujian mesin dilakukan dengan mengambil data tenaga, torsi, suhu dan

kelembaban udara.

4. Bab IV Data dan Analisa, berisi data hasil pengujian dan analisa data hasil

pengujian. Hasil pengujian digunakan untuk mengetahui pengaruh derjat

pengapian terhadap kinerja mesin.

5. Bab V Penutup, berisi kesimpulan penelitian dan saran yang berkaitan dengan

penelitian yang dilakukan.

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Tinjauan Pustaka

Wei Dong Hsieh (2002), telah meneliti unjuk kerja mesin dan polusi gas

buang dari penggunaan bahan bakar campuran bensin dan ethanol pada mesin

bensin. Variasi campuran bensin dan ethanol yang dipakai adalah 0%, 5%, 10%,

20%, dan 30%. Hasil penelitiannya menyebutkan bahwa dengan peningkatan

kandungan ethanol, nilai kalor (heating value) campuran bahan bakar menurun,

tetapi angka oktan bahan bakar meningkat. Hasil pada pengujian mesin

menunjukkan bahwa penggunaan campuran ethanol dan bensin akan

meningkatkan torsi dan konsumsi bahan bakar.

Topgul (2006), telah meneliti unjuk kerja mesin dan emisi gas buang dari

penggunaan campuran bensin tanpa timbal – ethanol (E10, E20, E40, E60).

Percobaan dilakukan dengan variasi rasio kompresi dan timing pengapian pada

kecepatan konstan 2000 rpm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa campuran

bensin tanpa timbal ethanol akan meningkatkan torsi dan mengurangi emisi

karbon monoksida ( CO) dan Hidrocarbon ( HC).

Atok Setiawan (2007), meneliti pengaruh ignition timing dan compression

ratio pada unjuk kerja dan emisi gas buang motor bensin berbahan bakar E85.

Pengujian dilakukan dengan variasi timing ignition 150 – 35

0 sebelum titik mati

atas (TMA) dan compression ratio 9/1, 9,4/1, 9,85/1, dan 10,2/1. Pemajuan

igniton timing dan compression ratio dapat meningkatkan unjuk kerja motor

bensin dibandingkan dengan kondisi standar. Ignition timing terbaik dicapai pada

30 sebelum TMA sedangkan compression ratio tercapai pada kondisi maksimum,

yaitu 10,2 :1.

Wisnu Pranowo (2008), meneliti penentuan derajat pengapian mesin Honda

C 100 menggunakan programmmable CDI dengan menganalisa tenaga yang

dihasilkan. Pengujian dilakukan dengan menggunakan pengapian derajat flat dari

1º sampai dengan 19º. Hasil dari penelitian menunjukkan bahwa derajat

pengapian yang digunakan mesin pada saat beroperasi adalah pada rentang 11°

hingga 19° BTDC dan tenaga tertinggi sebesar 7,2 hp saat putaran mesin 7250

rpm pada gear 3.

Wiranto Arismunandar (1988), pada motor otto, waktu kelambatan

penyalaan ( delay period) yaitu waktu antara terjadinya loncatan listrik pada busi

dan saat mulai terjadinya nyala pembakaran, yaitu berkisar antara 15-40 derajat

atau 1,7- 4,5 ms pada putaran 1500 rpm. Waktu kelambatan penyalaan itu boleh

dikatakan konstan. Oleh karena itu makin tinggi kecepatan mesin, saat penyalaan

itupun harus diajukan untuk memberikan waktu pembakaran yang sama.

A. Graham Bell (1999), dalam bukunya menjelaskan bahwa komponen

bahan bakar mempengaruhi kecepatan pembakaran. Bensin terbakar lebih cepat

sehingga tidak membutuhkan pengapian yang lebih maju daripada jenis bahan

bakar yang lain. Bahan bakar alkohol terbakar lebih lambat sehingga

membutuhkan pengapian yang lebih maju.

2.2 Mesin Pembakaran Dalam

Mesin pembakaran dalam atau internal combustion engine, sangat umum

digunakan dalam dunia kehidupan kita. Penggunaan mesin ini sebagai alat

transportasi, sumber penggerak alat produksi, generator listrik dan sebagainya.

Mesin-mesin pembakaran dalam secara umum dikenal berbahan bakar bensin dan

solar. Masing-masing mesin berbahan bakar tersebut memiliki karakteristik yang

berbeda, untuk mesin berbahan bakar solar :

1. Pengapian terjadi karena proses kompresi, maka sering disebut dengan

compression ignition engine.

2. Rasio kompresi ruang bakar tinggi antara 17-22 : 1.

3. Putaran mesin rendah dan torsi tercapai pada putaran rendah pula.

4. Suhu mesin tinggi karena kompresi mesin yang tinggi.

Karakteristik mesin bensin :

1. Pengapian dilakukan oleh busi yang dikendalikan platina atau CDI (capasitor

discharge ignition)

2. Rasio kompresi pada ruang bakar rendah atara 8-11 : 1.

3. Putaran mesin tinggi, tenaga dan torsi yang dihasilkan lebih tinggi dari mesin

diesel dengan kapasitas yang sama.

4. Suhu mesin yang relatif lebih rendah.

Untuk selanjutnya pembahasan dipusatkan pada mesin bensin 4 langkah, sesuai

dengan mesin untuk penelitian yang diujikan. Mesin tipe ini sangat umum

digunakan dengan pertimbangan ekonomis yang tinggi.

2.3 Motor Bakar Empat Langkah

Mesin empat langkah merupakan mesin yang populer digunakan sebagian

besar pabrikan otomotif. Motor bakar empat langkah memerlukan empat kali

gerakan piston naik turun atau dua kali putaran poros engkol atau 720° untuk

mendapatkan sekali langkah tenaga. Jika dibandingkan dengan mesin dua

langkah, mesin empat langkah mempunyai reaksi yang lebih lambat dalam

akselerasi. Dengan mengunakan mekanisme katup, maka efisiensi dari mesin ini

lebih baik dari motor dua langkah karena bahan bakar yang terbuang lebih sedikit,

namun kontruksi mesin menjadi lebih rumit. Siklus mesin empat langkah atau

siklus Otto yang dijelaskan sebagai berikut :

a. Udara dan bensin bergerak menuju ruang bakar karena perbedaan tekanan

antara atmosfer dan ruang bakar, diperlihatkan pada Gambar 2.1. Saat piston

bergerak dari TMA ke TMB, katup masuk terbuka, katup buang tertutup,

sehingga terjadi perubahan volume pada ruang bakar, hal ini mengakibatkan

turunnya tekanan ruang bakar, sedangkan tekanan luar tetap, maka udara akan

bergerak masuk ke ruang bakar.

Gambar2.1 Langkah Hisap

b. Gambar 2.2 memperlihatkan kondisi katup masuk dan buang tertutup,

piston bergerak dari TMB menuju TMA. Volume ruang bakar akan

mengecil dan campuran udara serta bensin akan terkompresi. Pada proses

ini terjadi kenaikan tekanan dan suhu ruang bakar.

Katup masuk terbuka Katup buang tertutup

TMA

TMB

Gambar 2.2 Langkah Kompresi

c. Saat piston akan mendekati TMA, campuran udara bensin diledakan oleh

sistem pengapian yang diperlihatkan pada Gambar 2.3. Pengapian terjadi

sesaat sebelum piston mendekati TMA. Hal ini perlu diperhatikan karena

proses pembakaran membutuhkan waktu untuk merambat dan membakar

seluruh campuran udara bensin di ruang bakar. Untuk mendapatkan tenaga

yang maksimal, maka harus didapatkan tekanan maksimum sesaat setelah

TMA.

Gambar 2.3 Langkah Tenaga

d. Proses pembakaran yang terjadi akan meninggalkan sisa gas. Proses

selanjutnya adalah terbukanya katup buang saat piston mendekati TMB dan

akan mulai bergerak keatas yang diperlihatkan pada Gambar 2.4. Gas buang

sisa pembakaran akan terdorong keatas melewati saluran buang hingga saat

piston pada TMA. Piston pada TMA akan bergerak ke TMB kembali dan

siklus ini akan berulang kembali.

Gambar 2.4 Langkah Buang

Katup masuk tertutup Katup buang tertutup

TMA

TMB

TMA

TMB

Katup buang terbuka Katup masuk tertutup

TMB

TMA

Katup masuk tertutup Katup buang tertutup

p C B D O A V2 V1 V

Gambar 2.5 Siklus Otto

Proses termodinamika yang terjadi pada mesin bensin adalah siklus Otto.

• Proses O-A, udara dihisap masuk kedalam silinder volume berubah dari V2

menjadi V1.

• Proses A-B, gas dikompresi dari V1 ke V2 tekanan naik dari PA menjadi PB.

• Proses B-C, terjadi proses pembakaran (dari percikan api busi). Pada proses

ini volume dijaga konstan, sehingga tekanan dan temperatur naik.

• Proses C-D, gas berekspansi secara adiabatik , melakukan kerja.

• Proses D-A, kalor dilepas dan tekanan turun pada volume konstan.

• Proses A-O, akhir proses gas sisa dikeluarkan.

2.4 Bahan Bakar Ethanol

Salah satu bahan bakar yang dapat digunakan untuk menggantikan bensin

adalah ethanol. Ethanol yang sering juga disebut etil alkohol rumus kimianya

adalah C2H5OH , bersifat cair pada temperatur kamar. Ethanol dapat dibuat dari

proses fermentasi dan distilasi beberapa jenis tanaman seperti tebu, jagung,

singkong atau tanaman lain yang kandungan karbohidratnya tinggi.

Proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa) larut air dilakukan

dengan penambahan air dan enzyme; kemudian dilakukan proses peragian atau

fermentasi gula menjadi ethanol dengan menambahkan yeast atau ragi. Reaksi

yang terjadi pada proses produksi ethanol/bio-ethanol secara sederhana

ditujukkan pada reaksi berikut.

H2O + (C6H10O5)n + enzyme ------------------------- n C6H12O6

(pati) (glukosa)

(C6H12O6)n ----------------------------------------- 2n C2H5OH + 2n CO2.

(glukosa) yeast (ragi) (ethanol)

Dalam proses gelatinasi, bahan baku ubi kayu, ubi jalar, atau jagung

dihancurkan dan dicampur air sehingga menjadi bubur, yang diperkirakan

mengandung pati 27-30 persen. Kemudian bubur pati tersebut dimasak atau

dipanaskan selama 2 jam sehingga berbentuk gel.

Proses fermentasi dimaksudkan untuk mengubah glukosa menjadi

ethanol/bio-ethanol (alkohol) dengan menggunakan yeast. Pada umumnya hasil

fermentasi adalah bio-ethanol atau alkohol yang mempunyai kemurnian sekitar

30 – 40% dan belum dapat dikategorikan sebagai fuel based ethanol. Agar dapat

mencapai kemurnian diatas 95%, maka alkohol hasil fermentasi harus melalui

proses destilasi. Proses destilasi dilakukan untuk memisahkan alkohol dengan air

dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang

kemudian diembunkan kembali

Dari berbagai penelitian yang telah dilakukan, terdapat beberapa

karakteristik internal ethanol yang menyebabkan ethanol dapat digunakan

sebagai bahan pengganti bensin. Berikut adalah beberapa karakteristik bahan

bakar ethanol bila dibandingkan dengan bensin (premium).

Tabel 2.1 Perbandingan sifat thermal, fisika, dan kimia dari ethanol/bioethanol dan bensin

premium

no. Keterangan unit ethanol premium

1. sifat termal

a. nilai kalor

kkal/ liter 5023,3 8308

b. panas penguapan pada 20˚ C

kkal/ liter 6,4 1,8

c. tekanan uap pada 38˚C

bar 0,2 0,8

d. angka oktan motor

MON 94 82

e. angka oktan riset

RON 111 91

f. index cetan

3 10

g. suhu pembakaran sendiri

˚C 363 221-260

h. perbandingan nilai bakar terhadap

premium 0,6 1

2. sifat kimia

a. analisis berat

C 52,1 87

H 13,1 13

O 34,7 0

C/H 4 6,7

b. keperluan udara (kg udara/ kg bahan bakar) 9 14,8

3. sifat fisika

1. berat jenis g/cm 0,8 0,7

2. titik didih ˚C 78 32-185

3. kelarutan dalam air ya tidak

2.5 Capasitor Discharge Ignition Programmable

CDI merupakan sistem pengapian yang menentukan kapan terjadinya

pengapian berdasarkan putaran mesin. Pengapian yang terjadi dikendalikan oleh

IC (integrated circuit) yang telah diberi masukan data sebelumnya. Data yang

disimpan berupa derajat pengapian terhadap putaran mesin dan tidak dapat

dirubah kembali. CDI pada Suzuki FD 110 XCSD menggunakan jenis tersebut.

Skema dari sistem CDI ini diberikan pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Skema Sistem CDI

Gambar diatas memperlihatkan jenis CDI DC (direct current) yang menggunakan

sumber arus listrik dari battery. Arus listrik tersebut dinaikkan tegangannya

sebelum mengisi kapasitor. Pengapian akan terjadi jika pulser mendapat sinyal

dari magnet, sinyal tersebut diteruskan menuju IC dan selanjutnya kapasitor akan

ter-discharge. Muatan listrik tersebut menuju coil dan berakhir pada busi.

CDI programmable bekerja dengan prinsip yang sama dengan CDI di atas,

namun derajat pengapiannya dapat diubah terhadap putaran mesin. CDI

proggramable yang digunakan dalam penelitian ini adalah CDI proggramable

Rextor. Pengendalian dari sistem CDI programmable ini dilakukan oleh

mikrokontroler. Pada CDI programmable Rextor, digunakan IC Motorola™ 8

Kbyte MC908KX8 sebagai otak pengendalinya. Data di input dari software

melalui bantuan PC (personal computer) menuju CDI programmable dengan

konektifitas kabel serial RS 232, data tersebut kemudian disimpan dalam IC.

Skema dari CDI programable Rextor seperti pada Gambar 2.7.

Rextor Programmable CDI model DC

Monster

Rotating

Engine Rotor

Magnet

Engine/

motorbike

chassis ground

Voltage Inverter

12 volts to 350

volts

Pulser Signal

Coil

Firing Area

Low Voltage IC

Regulator

Thyristor Driver

Pulse signal

digitzerCDI Central

Processor Unit

Data

Communication

interface to

Personal

Computer/

Laptop

Data Storage

Unit

Ignition Coil

Spark Plug

40 KV

380 V12 V

AC Voltage Maximum 100 Volts

DC Voltage 5 Volts

CDI Internal Circuit

1 2

3

45

6

7

8

12 Volts Battery

Gambar 2.7 Skema CDI proggramable Rextor

Keterangan gambar :

1. Rectifier and High Voltage Regulator Area; rangkaian penyearah dan

pengatur tegangan tinggi. Berisi rangkaian pembatas tegangan untuk

diumpan ke kumparan pembangkit api busi.

2. Firing Area; rangkaian pengapian, digunakan untuk menyalakan

kumparan pembangkit api busi. Komponen utama adalah thyristor dan

kapasitor, sistem penyalaannya dikendalikan oleh blok nomer 3.

3. Thyristor Driver, rangkaian pengendali thyristor.

4. Central Processor Unit / CPU. Sistem komputer utama pengendali CDI,

mengatur segala fungsi CDI mulai dari pengendalian sistem pengapian

hingga komunikasi dengan personal computer untuk keperluan tuning

data.

5. Pulse Signal Digitzer; rangkaian untuk mengubah level sinyal analog ke

level sinyal digital supaya bisa dibaca oleh CPU.

6. Data Communication Interface, rangkaian komunikasi dengan personal

computer.

7. Data Storage Unit, rangkaian berisi IC Memori/ EEPROM untuk

menyimpan data setting.

8. Power supply khusus untuk CPU.

Derajat pengapian yang dimasukan dalam CDI programmable akan dibaca

sebagai fungsi waktu oleh IC. Besar derajat pengapian akan berbanding terbalik

dengan penundaan waktu pengapian. Makin besar derajat yang dimasukan,

semakin singkat waktu penundaan pengapian. Penundaan waktu tersebut dimulai

saat pulser mendapat sinyal dari pick-up magnet hingga derajat yang telah

ditentukan. Perhitungan lebar derajat pengapian pada mesin adalah seperti

Gambar 2.8, sebagai contoh pada Suzuki smash 110.

Gambar 2.8 Perhitungan Lebar Derajat Pengapian

Lebar derajat pengapian ini selanjutnya akan disebut delta. Delta suzuki Smash

110 adalah sebesar :

°=°−° 20)(45)(65 anglepulseranglepickup

Delta tersebut digunakan sebagai acuan derajat paling awal saat pengapian dari

CDI programmable. Ketika pulser mendapat sinyal dari pick-up magnet, CDI

Daerah posisi pengapian

= sudut a1 – sudut a2

Tanda titik TOP stator

Sudut a2 adalah sudut

pulser (pulser angel)

Sudut a1 adalah sudut pick-

up (pick-up angel)

a2 a1

akan membacanya sebagai 28° sebelum TMA saat itu. Informasi lain yang akan

masuk menuju CDI yaitu putaran mesin, dari putaran mesin tersebut CDI akan

menghitung berapa lama penundaan waktu yang diperlukan untuk sampai pada

derajat pengapian yang kita inginkan. Misal pulser membaca putaran mesin

sebesar 2000 rpm, maka pada CDI akan menghitung kecepatan untuk menempuh

tiap derajat sebagai berikut :

ondrotasirpsrpm sec/3,3360

20002000 ==

ssputaran 03,03,33/11 ==

Waktu untuk menempuh 1 derajat = derajatss

/108,33360

03,0 5-×=°

Setelah diketahui kecepatan tiap derajat pada putaran 2000 rpm, CDI akan

menghitung kembali berapa waktu yang diperlukan untuk sampai pada derajat

pengapian yang dimasukkan dalam tabel. Sebagaimana yang terlihat pada gambar

2.9.

Gambar 2. 9 Tabel Derajat Pengapian

Pada 2000 rpm kita kehendaki pengapian terjadi 3° sebelum TMA. Maka CDI

akan mengitung waktu yang diperlukan untuk mencapai 3° sebelum TMA tersebut

sebagai berikut :

°=°−° 17)(3)(20 pengapiansudutdelta

17° adalah jarak yang ditempuh dari awal pulser mendapat sinyal hingga saat

pengapian yaitu 3° sebelum TMA. Maka CDI akan menunda waktu pengapian

selama :

ondderajats sec1042,117)/(108,33 -3-5 ×=°××

2.6 Dinamometer Inersia

Dinamometer digunakan sebagai alat untuk mengukur unjuk kerja mesin.

Kinerja mesin yang diukur berupa torsi dan daya motor. Pengukuran kinerja

mesin pada dinamometer akan mendapatkan besar nilai torsi, selanjutnya baru

didapatkan daya motor melalui perhitungan dengan melibatkan nilai torsi yang

didapat sebelumnya. Model dinamometer yang digunakan dalam penelitian ini

adalah jenis inersia. Jenis ini memungkinkan untuk pengetesan mesin pada rangka

motor dan langsung pada roda belakang. Sehingga hasil yang didapat merupakan

data unjuk kerja bersih setelah dikurangi rugi-rugi dari gesekan, transmisi dan

sebagainya.

Pada inersia dyno terdapat beban tetap untuk pengujian berupa massa

silinder pejal, yaitu media yang digerakkan oleh roda belakang dari kendaraan.

Silinder pejal dengan massa tertentu tersebut jika berputar akan memiliki besaran

yang disebut dengan momen inersia (I) dan percepatan sudut (α). Percepatan sudut

didapat dari sensor kecepatan yang terdapat disamping silinder. Dari kedua data

yang didapat tersebut dan dengan modul yang digunakan, dilakukan perhitungan

untuk mengetahui besar torsi yang dibaca. Karena pembacaan inersia melibatkan

percepatan, maka tidak mungkin akan didapatkan torsi pada keadaan putaran

mesin tetap (α=0). Perhitungan untuk mendapatkan torsi dimulai dengan

berputarnya roller inersia dinamometer seperti Gambar 2.10, berputarnya roller

akan menghasilkan momen inersia sebagai berikut :

Gambar 2.10 Roller Inersia Dinamometer

R

Momen inersia silinder pejal = ( )22

2mkg

MRI = ……..……..(1)

Dimana :

silinderjarijariR

silindermassaM

−=

=

Dari putaran silinder ini, diperoleh perubahan kecepatan sudut berbanding waktu.

Perbandingan keduanya untuk menghitung α (percepatan sudut) dengan rumus :

∂∂

=s

sradian

t

ωα ………..…..(2)

Dimana :

ω∂ = perubahan kecepatan sudut

t∂ = perubahan waktu

Dari hasil α, dapat dihitung torsi T yang dihasilkan mesin, dengan persamaan :

α.IT = ………........................…..(.3)

Torsi untuk silinder pejal adalah

( )mNRmT ....5,0 2 α= ………...…..(4)

Dilanjutkan perhitungan daya mesin dengan persamaan :

( )kWTN

P60

10..2 3−×=

π…………..(5)

Dimana :

N = putaran mesin

Setelah pengolahan data tersebut selesai dengan diketahui besar torsi dan daya

mesin, data tersebut diolah oleh sistem GUI (graphical user interface) untuk

mendapatkan keluaran berupa grafik.

2.7 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik dan Efisiensi Mesin

Dalam pengujian mesin, konsumsi bahan bakar diukur berdasarkan aliran

massa bahan bakar per unit waktu. Parameter yang lebih berguna adalah konsumsi

bahan bakar spesifik ( specific fuel consumption) sfc. Sfc diukur berdasarkan

aliran massa bahan bakar per unit daya yang dihasilkan. Sfc menggambarkan

besarnya efisiensi mesin dalam menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan

daya.

P

msfc

f&

= ………………………(6)

Dimana :

Sfc = specific fuel consumption

fm& = aliran massa bahan bakar ( g/s )

P = daya yang dihasilkan ( kW )

Unjuk kerja mesin diukur berdasarkan perbandingan antara kerja yang

dihasilkan dalam satu siklus dengan jumlah energi bahan bakar yang dilepaskan

ketika mengalami proses pembakaran dalam satu siklus.

HVHVfHVf

cf

QsfcQm

P

Qm

W

⋅===

1

&&η ………….(7)

Dimana :

fη = efisiensi mesin

HVQ = nilai kalor bakar

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Alir Penelitian

Rangkaian kegiatan penelitian secara garis besar dapat dilihat pada

Gambar di bawah ini :

Gambar 3.1 Diagram alir penelitian

mulai

Persiapan :

Motor, CDI programmable, bahan bakar, dynamometer

Motor kondisi

standar + bensin

Variasi derajat

pengapian

Remapping

pengapian

Daya , torsi, sfc

Analisa data

untuk bahan

bakar bensin

Motor kondisi standar +

bahan bakar campuran

E40, E50, E60,E70,E80

Variasi derajat

pengapian

Remapping

pengapian

Daya, torsi, sfc

Analisa data untuk

bahan bakar campuran

E40,E50,E60,E70,E80

Analisa data

keseluruhan

selesai

3.2 Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini adalah :

1. Bahan bakar berupa bensin premium dan ethanol 96%.

2. CDI Programmable REXTOR

3.2.1 Spesifikasi bahan bakar

Bahan bakar yang digunakan dalam pengujian adalah campuran bensin

premium dan ethanol (gasohol). Kadar campuran yang diuji antara lain E-40, E-

50, E-60, E-70, dan E-80.

Tabel 3.1 Tabel sifat bahan bakar

no. keterangan unit ethanol premium

1. sifat termal

a. nilai kalor kkal/ liter 5023,3 8308

b. panas penguapan pada 20˚ C kkal/ liter 6,4 1,8

c. tekanan uap pada 38˚C bar 0,2 0,8

d. angka oktan motor MON 94 82

e. angka oktan riset RON 111 91

f. index cetan 3 10

g. suhu pembakaran sendiri ˚C 363 221-260

h. perbandingan nilai bakar terhadap premium 0,6 1

2. sifat kimia

a. analisis berat

C 52,1 87

H 13,1 13

O 34,7 0

C/H 4 6,7

b. keperluan udara (kg udara/ kg bahan bakar) 9 14,8

3. sifat fisika

1. berat jenis g/cm 0,8 0,7

2. titik didih ˚C 78 32-185

3. kelarutan dalam air ya tidak

Tabel 3.2 Tabel nilai kalor dan specific gravity

no. jenis pemeriksaan hasil pemeriksaan

E-40 E-50 E-60 E-70 E-80

1. Specific Gravity at 60/60˚F 0,7699 0,7777 0,7841 0,7892 0,796

2. Gross Heating Value, BTU/lb 20079 20034 19996 19966 19925

3.2.2 Spesifikasi CDI programmable REXTOR

Programmable CDI Rextor memiliki spesifikasi sebagai berikut :

Microprocessor : Motorola TM 8 KByte MC908KX8

Warna : Merah

Berat Netto : 439 - 452 gram

Gross : 652 - 659 gram

Koneksi komunikasi data : Serial Communication Port DB 9 (RS 232)

PC operating system : Microsoft Windows 2000 / XP/ Linux all distro

USB to RS 232 converter : Ver. 2.0

Tegangan kerja battery : 11.5 - 16 Volt, 12.5 Volt (optimum)

Tegangan output CDI : 250 Volt (rpm idle) 210 Volt (16,000 rpm)

Sistem proteksi : Auto cut off low voltage (dibawah 10 Volt)

Koneksi yang tersedia : 3 (main connector, RS 232, gear position sensor)

Gambar 3.2 CDI programmable REXTOR

3.2.3 Fitur CDI programmable REXTOR

Fitur pada programmable CDI Rextor antara lain :

1. Wide Range Programming Pulser Angle & Pick Up Angle.

CDI memiliki setting pulser angle dan pick-up angle yang mampu

disesuaikan dengan semua mesin. Tidak memerlukan modifikasi mekanis

pulser ataupun posisi magnet untuk proses tuning pengapian. Akurasi

program CDI digital mencapai 0.001 derajat.

2. Flexible Ignition Map Adjustment.

Akurasi setiap titik kurva pengapian dalam selang 500 rpm mesin dan

limiter di 20000 rpm, dengan menyesuaikan setting kurva pada mesin akan

diperoleh kemampuan maksimum mesin.

3. Engine Brake Overrun Effect Prevention.

Disaat deselerasi dan menurunkan gigi, mesin berputar melebihi

kemampuan maksimum, kurva pengapian dapat di setting untuk

menghindari kerusakan mesin dengan memberikan batasan putaran mesin,

pada putaran tersebut tidak akan terjadi pengapian.

4. Three mode controller (single map and gear selected map)

Single map bekerja seperti CDI digital biasa dan gear selected map bekerja

dengan sensor posisi gigi pada gear box mesin untuk memilih map

pengapian sesuai posisi gigi.

5. Optimum data storage memory.

Mampu menyimpan 14 macam setting kurva pengapian dalam satu unit

CDI. Kurva pengapian disesuaikan dengan bermacam kondisi sirkuit,

bahan bakar, rasio gigi, temperatur udara, kelembaban dan apapun seting

optimum mekanik terhadap mesin.

6. Non Licensed Interface and Free Software.

Bekerja minimal PC Pentium 2, 300 MHz, RAM 64 MB dengan sistem

operasi minimum Windows 2000 atau Linux. Dengan CD (compact disk)

program berplatform Java (Sun Microsystem) sehingga tidak memerlukan

ijin untuk meng-install.

3.3 Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain:

1. Suzuki FD 110 XCSD

Sepeda motor yang digunakan dalam pengujian yaitu Suzuki smash tahun

2004.

Spesifikasi Suzuki FD 110 XCSD

Tipe mesin : 4 langkah, 1 silinder, SOHC, pendingin udara

Kapasitas : 110cc

Bore x stroke (mm) : 53,5 x 48,8 mm

Rasio kompresi : 9,5 : 1

Transmisi : 4 speed

2. Dinamometer

Dinamometer yang digunakan adalah jenis dinamometer inersia, data yang

ditampilkan berupa grafik tenaga dan torsi mesin. Variasi data dapat diatur

terhadap waktu, kecepatan dan putaran mesin. Dinamometer yang

digunakan dalam penelitian ini ditampilkan pada Gambar 3.3

Gambar 3.3 Dinamometer Inersia

Spesifikasi dinamometer :

1. Panjang : 220 cm

2. Lebar : 106 cm

3. Tinggi : 50 cm

4. Berat : ± 70 kg

Spesifikasi roller :

1. Panjang : 60 cm

2. Diameter : 25 cm

3. Berat : ± 145 kg

4. Max roller rpm : 5000 rpm

5. Power : 50 hp

6. Speed : 235 km/jam

3. Laptop

Digunakan untuk input data map pengapian ke dalam CDI programmable

REXTOR.

4. Gelas ukur

Digunakan untuk membuat campuran bahan bakar bensin premium dan

ethanol.

Gambar 3.4 gelas ukur

5. Buret tetes

Digunakan untuk mengukur laju konsumsi bahan bakar.

Gambar 3.5 buret tetes

3.4 Pelaksanaan Penelitian

3.4.1 Membuat Campuran Bahan Bakar

Bahan bakar yang digunakan berupa campuran bensin premium dan

ethanol ( gasohol). Bensin premium dibeli dari satu tempat yaitu SPBU

Sekarpace. Ethanol yang digunakan mempunyai kadar kemurnian 96% produk

dari PT. Brataco. Bensin premium dan ethanol ditakar menggunakan gelas ukur

dan dicampur di dalam botol dengan cara dikocok secara manual. Campuran

bensin premium dan ethanol dicampur sebelum pelaksanaan pengujian untuk

menghindari terjadinya pemisahan antara bensin dan ethanol jika disimpan lama.

3.4.2 Pengujian Campuran Bahan Bakar

Proses pengujian dilaksanakan di Mototech Indonesia, dengan bantuan dan

diawasi operator dinamometer. Rangkaian pelaksanaan pengujian diawali dengan

menguji bahan bakar premium dan gasohol dengan menggunakan pengapian CDI

standar. Pengujian selanjutnya dilakukan dengan menggunakan pengapian flat

CDI programmable Rextor. Sebelum digunakan untuk pengujian, nilai derajat

pengapian flat harus dimasukkan dulu ke dalam memori CDI programmable

Rextor dengan menggunakan komputer atau laptop. Nilai derajat pengapian yang

dimasukkan ke dalam CDI programmable REXTOR dicontohkan dalam gambar

3.6.

Gambar 3.6 Tabel derajat pengapian

Map yang dapat dimasukan dalam CDI adalah sebanyak 14 map, sehingga tahap

pertama dimasukan map 1 derajat hingga map 14 derajat. Derajat pengapian terus

dinaikan hingga mencapai 19 derajat sesuai dengan nilai delta pada magnet.

Kondisi pengujian sepeda motor Suzuki FD 110 adalah sebagai berikut :

Sistem pengapian : CDI standar dan Programmable CDI Rextor

Tekanan ban : 30 psi

Bahan bakar : Premium dan gasohol

Temperatur : 30 º C - 34º C

Kelembaban : 80% - 90%

Putaran mesin saat awal pengujian dimulai dari 2500 rpm sesuai dengan kondisi

dimana roda sepeda motor mulai berputar. Putaran mesin stasioner dinaikan

hingga mencapai kondisi putaran mesin awal pengujian, kemudian ditahan

beberapa saat baru dilakukan pengambilan data. Pembukaan gas dilakukan secara

WOT (wide open throtlle). Data yang didapatkan pada proses pengujian berupa

grafik tenaga mesin terhadap putaran mesin. Data tenaga terhadap putaran mesin

tersebut digunakan sebagai dasar analisa mencari derajat pengapian pada mesin

Suzuki FD110. Konsumsi bahan bakar diukur dengan menggunakan buret tetes.

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1 Hasil Pengujian dengan CDI Standar

Pengujian bahan bakar campuran bensin premium dan ethanol dilakukan

menggunakan CDI standar sebagai pembanding unjuk kerja yang dihasilkan. Data

hasil pengujian dengan menggunakan CDI standar ditunjukkan dalam gambar 4.1,

gambar 4.2, gambar 4.3, gambar 4.4, dan gambar 4.5.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

premium e40 e50 e60 e70 e80

Gambar 4.1 Grafik tenaga terhadap putaran mesin menggunakan pengapian CDI standar

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

torsi (Nm)


Gambar 4.2 Grafik torsi terhadap putaran mesin menggunakan pengapian CDI standar

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

konsumsi bahan bakar (m

l/s)


Gambar 4.3 Grafik konsumsi bahan bakar terhadap putaran mesin menggunakan pengapian CDI

standar

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

sfc (gr/kW.s)


Gambar 4.4 Grafik sfc terhadap putaran mesin menggunakan pengapian CDI standar

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

efisiensi mesin


Gambar 4.5 Grafik efisiensi terhadap putaran mesin menggunakan pengapian CDI standar

Hasil pengujian variasi bahan bakar campuran premium dan ethanol

menggunakan CDI standar menunjukkan daya maksimal untuk premium 8,078 hp

pada 6442 rpm, E-40 8,196 hp pada 7063 rpm, E-50 7,841 hp pada 6623 rpm, E-

60 7,628 hp pada 6798 rpm, E-70 7,079 hp pada 6274 rpm, dan E-80 6,821 hp

pada 6409 rpm. Daya tertinggi dihasilkan oleh campuran premium dan ethanol E-

40. Peningkatan tenaga yang terjadi sebesar 1,46%. Hasil pengujian juga

menunjukkan bahwa tenaga yang dihasilkan meningkat untuk penggunaan bahan

bakar E-40 dan selanjutnya menurun untuk penggunaan bahan bakar E-50, E-60,

E-70, E-80. Torsi maksimal yang dihasilkan dari hasil pengujian dengan

menggunakan pengapian CDI standar yaitu untuk premium sebesar 9,06 Nm /

5475 rpm, E-40 sebesar 8,94 Nm / 3130 rpm, E-50 sebesar 8,58 Nm / 5680 rpm,

E-60 sebesar 8,13Nm / 5830 rpm, E-70 sebesar 7,73 Nm / 6093 rpm, dan E-80

sebesar 7,29 Nm / 6223 rpm. Dari data tersebut menunjukkan semakin banyak

campuran ethanol yang digunakan menyebabkan torsi turun.

Konsumsi bahan bakar untuk pengujian dengan menggunakan CDI standar

menunjukkan bahwa semakin besar kadar campuran ethanol menyebabkan

konsumsi bahan bakar yang semakin banyak. Peningkatan konsumsi bahan bakar

rata-rata untuk rentang putaran mesin 5000 sampai 9000 rpm adalah E-40 sebesar

8,94%, E-50 sebesar 4,36%, E-60 sebesar 6,38%, E-70 sebesar 14,56%, dan E-80

sebesar 31,78%. Specific fuel consumption rata- rata untuk setiap variasi bahan

bakar yaitu, premium sebesar 0,045 g/kW.s, E-40 sebesar 0,051 g/kW.s, E-50

sebesar 0,054 g/kW.s, E-60 sebesar 0,057 g/kW.s, E-70 sebesar 0,091 g/ kW.s, E-

80 sebesar 0,103 g/kW.s. Efisiensi mesin juga menunjukkan semakin banyak

ethanol yang dicampurkan menyebabkan efisiensi mesin menjadi turun.

4.2 Hasil Pengujian Dengan Derajat Pengapian Flat CDI Rextor

Pengujian bahan bakar campuran dengan menggunakan CDI

programmable Rextor dilakukan dengan memasukkan derajat pengapian flat

terlebih dahulu untuk mencari dasar untuk melakukan proses remmaping.

Pengapian flat yang digunakan yaitu pengapian sebesar 1 derajat hingga 19

derajat, diujikan secara bergantian untuk setiap variasi bahan bakar yang

digunakan. Data hasil pengujian dengan menggunakan pengapian flat untuk setiap

variasi bahan bakar ditunjukkan dalam gambar 4.6, gambar 4.7, gambar 4.8,

gambar 4.9, gambar 4.10, dan gambar 4.11.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º

11º 12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º

Gambar 4.6 Grafik derajat pengapian flat terhadap daya dan putaran mesin bahan bakar

premium

Dari hasil pengujian pengapian derajat flat untuk bahan bakar premium,

menunjukkan tenaga dan putaran mesin cenderung naik sebanding dengan

kenaikan derajat pengapian. Grafik juga menunjukkan tenaga akan naik sampai

pada puncak tenaga di putaran mesin tertentu dan selanjutnya tenaga akan turun.

Puncak tenaga untuk setiap derajat pengapian flat dicapai pada rentang putaran

mesin 5250 rpm sampai 6750 rpm.. Tenaga tertinggi dihasilkan pada derajat

pengapian 16º BTDC sebesar 5,989 hp/6433 rpm.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º

11º 12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º

Gambar 4.7 Grafik derajat pengapian flat terhadap daya dan putaran mesin bahan bakar E-40

Dari hasil pengujian untuk pengapian derajat flat untuk bahan bakar gasohol E-40

menunjukkan pola grafik yang sama dengan pengujian untuk bahan bakar

premium. Puncak tenaga untuk setiap derajat pengapian flat dicapai pada rentang

putaran mesin 5750 rpm sampai 7250 rpm. Tenaga tertinggi untuk pengujian

pengapian derajat flat dengan bahan bakar E-40 dicapai pada derajat pengapian

19º BTDC sebesar 7,744 hp/ 7178 rpm. Untuk pengapian flat di bawah 7º

menunjukkan daya tertinggi yang dihasilkan sebesar 5,362 hp dan range putaran

mesin dibawah 9000 rpm. Untuk pengapian flat di atas 7º mencapai range

putaran mesin 10000 rpm.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º

12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º

Gambar 4.8 Grafik derajat pengapian flat terhadap daya dan putaran mesin bahan bakar E-50

Pengujian pengapian flat dengan bahan bakar E-50 menunjukkan pola yang sama .


mesin 6250 rpm sampai 7500 rpm. Daya tertinggi untuk pengujian derajat flat

dengan bahan bakar E-50 dicapai pada derajat pengapian 17º BTDC sebesar

7,882hp / 6740 rpm. Untuk pengapian flat di bawah 7º memiliki range putaran

mesin di bawah 9250 rpm dengan daya tertinggi 6,501 hp/ 6684 rpm , sedangkan

pengapian flat di atas 7º memiliki range rpm sampai dengan 10000 rpm. Pada

pengujian menggunakan bahan bakar E-50, pengambilan data dimulai pada

putaran mesin di atas 3000 rpm. Hal ini disebabkan pada putaran dibawah 3000

rpm kondisi mesin tidak bisa stasioner.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º

12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º

Gambar 4.9 grafik derajat pengapian flat terhadap daya dan putaran mesin bahan bakar E-60





7,634hp / 6595 rpm. Kondisi mesin untuk putaran mesin di bawah 3000 rpm sulit

untuk stasioner.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º

12º 13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º






7,206hp / 7036 rpm. Grafik tenaga juga menunjukan bahwa kondisi mesin yang

tidak stabil dan sulit untuk stasioner.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)

1º 2º 3º 4º 5º 6º 7º 8º 9º 10º 11º 12º

13º 14º 15º 16º 17º 18º 19º






6,885hp / 6181 rpm. Grafik hasil pengujian memiliki pola naik turun yang

menunjukkan kondisi mesin sulit untuk stasioner. Pengambilan data dilakukan

dari putaran mesin 4000 rpm. Kondisi mesin dibawah putaran 4000 rpm tidak

dapat stasioner.

4.3 Penentuan Remapping Derajat Pengapian

Data hasil pengujian pada gambar 4.6, gambar 4.7, gambar 4.8, gambar

4.9, gambar 4.10, dan gambar 4.11 digunakan sebagai dasar untuk menentukan

derajat pengapian yang akan diujikan mengunakan CDI programmable Rextor.

Metode yang digunakan untuk mencari derajat pengapian tersebut adalah dengan

menganalisa tenaga mesin tertinggi yang dihasilkan pada derajat pengapian

tertentu terhadap putaran mesin.

Hasil analisa derajat pengapian dan tenaga mesin tertinggi pada pengujian dengan

bahan bakar premium dan gasohol ditunjukan dalam tabel 4.1. Derajat pengapian

yang telah diperoleh dimasukan ke dalam memori CDI Rextor untuk diujikan

pada masing masing campuran bahan bakar.

Tabel 4.1 Tabel derajat pengapian remapping CDI programmable REXTOR

No. rpm premium e40 e50 e60 e70 e80

1 2500 1

2 3000 2 13

3 3500 4 18 14 3

4 4000 14 13 17 18 13 15

5 4500 14 13 18 18 10 15

6 5000 16 18 18 17 11 16

7 5500 16 13 19 17 13 16

8 6000 16 13 19 17 15 16

9 6500 16 13 18 17 18 16

10 7000 16 19 17 16 17 16

11 7500 14 19 16 14 15 16

12 8000 14 15 17 14 18 15

13 8500 18 18 15 14 19 16

14 9000 18 18 15 17 16 16

15 9500 18 18 14 14 18

16 10000 18 19 14 15 18

4.4 Hasil Pengujian Dengan Remapping Derajat Pengapian CDI Rextor

Hasil pengujian bahan bakar premium dan gasohol dengan pengapian hasil

remapping CDI programmable Rextor ditunjukkan dalam gambar 4.12, gambar

4.13, gambar 4.14, gambar 4.15, dan gambar 4.16.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

daya (hp)


Gambar 4.12 Grafik daya terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil remapping CDI

programmable REXTOR

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

torsi (Nm)


Gambar 4.13 Grafik torsi terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil remapping

CDI programmable REXTOR

0

0,05

0,1

0,15

0,2

0,25

0,3

0,35

0,4

0,45

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

konsumsi bahan bakar (m

l/s)


Gambar 4.14 Grafik konsumsi bahan bakar terhadap putaran mesin menggunakan pengapian

hasil remapping CDI programmable REXTOR

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0,14

0,16

0,18

0,2

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

Sfc (gr/kW.s)


Gambar 4.15 Grafik Sfc terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil remapping CDI

programmable REXTOR

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 9000 10000 11000

putaran mesin (rpm)

efisiensi


Gambar 4.16 Grafik efisiensi terhadap putaran mesin menggunakan pengapian hasil remapping

CDI programmable REXTOR

Hasil pengujian dengan remapping pengapian CDI Rextor menunjukkan

bahwa tenaga mesin tertinggi dihasilkan oleh campuran E-40. Hasil pengujian

menunjukkan tenaga maksimal yang dihasilkan untuk bahan bakar premium

sebesar 8,294 hp /7608 rpm, E-40 sebesar 8,526 hp /7001 rpm, E-50 sebesar 8,037

hp / 6456 rpm, E-60 sebesar 7,879 hp/ 6677 rpm, E-70 sebesar 7,292 hp / 6531

rpm, dan E-80 sebesar 7,093 hp / 6644 rpm. Semakin besar kadar campuran

menghasilkan tenaga yang semakin kecil. Hal ini dipengaruhi oleh nilai kalor dari

campuran bahan bakar yang semakin turun jika jumlah ethanol dalam campuran

semakin besar. Torsi yang dihasilkan dari pengujian dengan menggunakan

pengapian hasil remapping CDI Rextor yaitu, premium sebesar 9,87 Nm / 3133

rpm, E-40 sebesar 9,42 Nm / 3102 rpm, E-50 sebesar 8,97 Nm / 5489 rpm, E-60

sebesar 8,65 Nm / 5405 rpm, E-70 sebesar 8,11 Nm / 5624 rpm, dan E-80 sebesar

7,77 Nm / 5601 rpm. Dari data tersebut menunjukkan semakin banyak campuran

ethanol yang digunakan menyebabkan torsi turun.

Konsumsi bahan bakar untuk pengujian dengan remapping derajat

pengapian CDI Rextor menunjukkan adanya peningkatan berbanding lurus

dengan jumlah campuran ethanol. Konsumsi bahan bakar untuk pengujian dengan

pengapian hasil remapping CDI programmable Rextor menunjukkan peningkatan,

E-40 sebesar 12,9%, E-50 sebesar 15,26%, E-60 sebesar 18,37%, E-70 sebesar

20,28%, dan E-80 sebesar 36,6%. Specific fuel consumption rata- rata untuk setiap

variasi bahan bakar yaitu, premium sebesar 0,038 g/kW.s, E-40 sebesar 0,083

g/kW.s, E-50 sebesar 0,086 g/kW.s, E-60 sebesar 0,053 g/kW.s, E-70 sebesar

0,064 g/ kW.s, E-80 sebesar 0,084 g/kW.s. nilai Sfc cenderung naik berbanding

lurus dengan jumlah campuran ethanol yang digunakan. Grafik efisiensi mesin

juga menunjukkan penurunan berbanding lurus dengan jumlah ethanol yang

digunakan. Efisiensi mesin tertinggi dicapai untuk pengujian dengan bahan bakar

premium. Data efisiensi untuk bahan bakar premium pada putaran mesin 3000

rpm menunjukkan adanya ketidaksesuaian dengan teori mengenai kurva efisiensi

termal. Data tersebut menunjukkan nilai efisiensi yang melebihi dari batas

efisiensi untuk kondisi ideal. Hal ini dapat disebabkan oleh adanya kesalahan

dalam pengambilan data.

Perbandingan hasil pengujian bahan bakar dengan pengapian CDI

standar dan pengapian remapping CDI programmable Rextor menunjukkan

adanya peningkatan daya mesin rata-rata sebesar 3,3% untuk pengujian dengan

CDI Rextor. Nilai torsi rata–rata juga meningkat sebesar 6,08% Konsumsi bahan

bakar juga mengalami perubahan. Konsumsi bahan bakar untuk pengapian

remapping CDI programmable Rextor dibandingkan pengapian CDI standar

adalah untuk premium terjadi penurunan sebesar 5,9%, E-40 terjadi peningkatan

sebesar 8,6 %, E-50 terjadi peningkatan sebesar 2,8%, E-60 terjadi peningkatan

sebesar 5,5%, E-70 terjadi penurunan sebesar 5,1%,dan E-80 terjadi penurunan

sebesar 4,6%. Nilai Sfc rata-rata untuk pengujian dengan CDI Rextor

dibandingkan dengan pengujian menggunakan CDI standar diperoleh untuk

premium mengalami penurunan sebesar 15,5%, E-40 mengalami peningkatan

sebesar 62 %, E-50 mengalami peningkatan sebesar 59%, E-60 mengalami

penurunan sebesar 7 %, E-70 mengalami penurunan sebesar 30%, dan E-80

mengalami penurunan sebesar 18%. Efisiensi mesin untuk pengujian dengan CDI

Rextor menunjukkan adanya peningkatan dibanding dengan CDI standar.

Peningkatan efisiensi rata-rata yang terjadi yaitu, premium sebesar 15%, E-40

tidak ada peningkatan, E-50 tidak ada peningkatan, E-60 sebesar 8%, E-70

sebesar 13%, dan E-80 sebesar 14%.

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan analisa hasil dan pembahasan tersebut di atas maka dapat

disimpulkan beberapa hal sebagai berikut:

1. Pengujian dengan remapping derajat pengapian CDI Rextor dibandingkan

dengan pengapian CDI standar, daya, torsi, dan efisiensi menunjukkan

peningkatan.

2. Dengan remapping derajat pengapian CDI Rextor diperoleh peningkatan

daya rata rata sebesar 3,3%, torsi rata rata sebesar 6,08 % dan efisiensi rata

rata sebesar 8,3%.

3. Nilai Sfc untuk E-40 dan E-50 dengan remapping derajat pengapian CDI

Rextor terjadi peningkatan sebesar 62% dan 59%. Sedangkan untuk premium

, E-60,E-70 dan E80 terjadi penurunan Sfc sebesar 15,5%, 7%,dan 18%.

5.2 Saran

Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, penulis menyarankan beberapa

hal berikut:

1. Perlu adanya penelitian dengan menggunakan variasi bahan bakar yang lain.

2. Perlu adanya pengujian sejenis dengan mesin motor yang dimodifikasi bagian

karburator.

DAFTAR PUSTAKA

Arismunandar, wiranto, 1988, Penggerak Mula Motor BakarTorak, Penerbit ITB :

Bandung

Atok Setiawan, 2007, Pengaruh Ignition Timing dan Compression Ratio

Terhadap Unjuk Kerja dan Emisi Gas Buang Motor Bensin Berbahan

Bakar Campuran Etanol 85% dan Premium 15% ( E-85), Seminar

Nasional Teknologi 2007, Yogyakarta

Bell, A. Graham, 2004, Four Stroke Performance Tuning Second Edition, Haynes

Publishing:USA

Heywood, Jhon B., 1990, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw-

Hill Book Company.USA

Pranowo, Wisnu, 2007, Penentuan Derajat Pengapian Honda C100

Menggunakan Programable CDI Dengan Analisa Tenaga Mesin, Jurusan

Teknik Mesin UNS, Surakarta

Tolga Topgul, Huseyin Serdar Yucesu, Can Cinar, Atilla Koca, The Effects of

Ethanol – Unleaded Gasoline Blends and Ignition Timing on Engine

Performance and Exhaust Emissions, Renewable Energy 2006; 31 : 2534-

2542

Wei-Dong Hsieh, Rong-Hong Chen, Tsung-Lin Wu, Ta-Hui Lin, Engine

Performance and Pollutant Emission of an SI Engine Using Ethanol-

Gasoline Blended Fuels, Atmospheric Environment 2002; 36 : 403-410

pengaruh remapping derajat pengapian

Documents