skripsi - sinta.unud.ac.id depan.pdf · because the intake manifold pressure will determine the...

SKRIPSI

PENGARUH VARIASI TEKANAN PADA INTAKE

MANIFOLD TERHADAP PERFORMANCE MESIN 1500 CC

OLEH :

I PUTU KRISNA NARA KUSUMA

NIM : 1219351016

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK PROGRAM NON REGULER

UNIVERSITAS UDAYANA

2015

ii

dd

iii

ABSTRAK

Tekanan intake manifold berpengaruh terhadap performance yang

dihasilkan. Hal ini disebabkan karena tekanan intake manifold sangat

menentukan takaran campuran bahan bakar dan udara. Untuk mendapatkan

campuran udara dan bahan bakar yang ideal, maka injektor harus menginjeksikan

bahan bakar sesuai dengan jumlah udara yang masuk. Injektor menginjeksikan

bahan bakar dengan cara mengatur waktu atau lamanya pembukaan injektor.

Karena yang diatur adalah waktu pembukaan injektor maka jumlah udara yang

masuk menentukan campuran udara dan bahan bakar. Karena tekanan intake

manifold menentukan takaran campuran udara dan bahan bakar maka tekanan

intake manifold berpengaruh terhadap peformance. Performance yang dimaksud

adalah emisi yang dihasilkan, seperti CO, CO2, O2 dan HC. Emisi yang dihasilkan

tersebut sangat berbahaya bagi kesehatan. Berdasarkan permasalahan tersebut,

maka penulis melakukan penelitian yang berjudul “Pengaruh Variasi Tekanan

Pada Intake Manifold Terhadap Performance mesin 1500 cc “.

Penelitian ini membahas pengaruh variasi tekanan intake manifold

terhadap performance mesin 1500 cc. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan

tekanan pada intake manifold yaitu pada tekanan 27 kPa, 29 kPa, 31 kPa, 33 kPa

dan 34 kPa. Penelitian dilakukan untuk mengetahui performance pada masing-

masing tekanan tersebut.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa variasi tekanan intake manifold

berpengaruh tehadap performance yang dihasilkan. Semakin besar tekanan intake

manifold menghasilkan gas CO, HC, CO2 yang semakin kecil dan O2 yang

semakin besar. Berdasarkan hasil penelitian, dapat diketahui bahwa tekanan intake

manifold yang paling baik digunakan sesuai dengan emisi yang dihasilkan berada

pada tekanan intake 33 kPa.

Kata kunci : Tekanan, Intake Manifold, Performance Mesin.

iv

ABSTRACT

Intake manifold pressure affect the performance generated. This is

because the intake manifold pressure will determine the dose of a mixture of fuel

and air. To get the mixture of air and fuel is ideal, it must inject fuel injector in

accordance with the amount of incoming air. Injectors inject fuel by regulating

the injector opening time or duration. Because the set is the injector opening time

then determines the amount of air that enters the air and fuel mixture. Because the

intake manifold pressure determine the dose of a mixture of air and fuel, the

intake manifold pressure affect the peformance. Performance in question is the

resulting emissions, such as CO, CO2, O2 and HC. The resulting emissions are

very harmful to health. Based on these problems, the authors conducted a study

entitled "The Effect of Variations in Intake Manifold Pressure on Performance

Against the 1500 cc engine".

This study discusses the effect of variations in the intake manifold pressure

on performance 1500 cc engine. The study was conducted by varying the pressure

in the intake manifold is at a pressure of 27 kPa, 29 kPa, 31 kPa, 33 kPa and 34

kPa. The study was conducted to determine the performance on each of these

pressures.

The results showed that the intake manifold pressure variations influence

the performance generated. The greater of intake manifold pressure, are getting

smaller to produce CO, HC, CO2 and increases O2. Based on this research, it is

known that the intake manifold pressure that is best used in accordance with the

resulting emissions are on the intake pressure of 33 kPa.

Keywords: Pressure, Intake Manifold, Performance Machine

v

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas

berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Pengaruh

Variasi Tekanan Pada Intake manifold Terhadap Performance Mesin 1500

CC ”

Dalam penyusunan skripsi ini peulis tidak sedikit mendapat bantuan dari

berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Prof. I Nyoman Suprapta Winaya, ST, MAsc, Ph.D selaku Ketua Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Unversitas Udayana.

2. I Gusti Ketut Sukadana, ST, MT selaku dosen pembimbing I dalam

penulisan proposal skripsi ini.

3. Ir. Hendra Wijaksana, Msc selaku dosen pembimbing II dalam penulisan

proposal skripsi ini.

4. Si Putu Gede Gunawan Tista ST, MT selaku koordinator Skripsi Jurusan

Teknik Mesin Fakultas Teknik Unversitas Udayana.

5. I Ketut Adi Atmiaka, ST, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik.

6. Bapak/Ibu dosen serta staf pegawai Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik

Universitas Udayana.

7. Teman-teman Jurusan Teknik Mesin Universitas Udayana, dan semua

pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi.

Penulis menyadari bahwa Skripsi ini tentu jauh dari kesempurnaan, mengingat

keterbatasan pengetahuan dan refrensi yang penulis miliki.oleh karena itu kritik

dan saran yang sifatnya konstruktif sangat penulis harapkan dari berbagai pihak.

Sekali lagi penulis mengucapkan banyak terima kasih dan penulis mohon maaf

apabila ada kekurangan ataupun kesalahan dalam penulisan skripsi ini.

Denpasar, Juni 2015

Penuli

vi

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ....................................................................................... i

LEMBAR PERSETUJUAN ...................................................................................... ii

ABSTRAK .................................................................................................................. iii

ABSTRACT ................................................................................................................ iv

KATA PENGANTAR ............................................................................................... v

DAFTAR ISI .............................................................................................................. vi

DAFTAR GAMBAR ................................................................................................. ix

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

DAFTAR LAMPIRAN .............................................................................................. xi

BAB I PENDAHULUAN

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

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

1.3 Tujuan Penilitian .......................................................................................... 3

1.4 Batasan Masalah ........................................................................................... 3

1.5 Manfaat Penelitian ....................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Penelitian Terdahulu .................................................................................... 4

2.2 Pengertian motor bakar ................................................................................. 5

2.3 Prinsip kerja motor bensin 4 langkah ............................................................ 6

2.3.1 Langkah Isap ..................................................................................... 6

2.3.2 Langkah Kompresi ............................................................................ 6

2.3.3 Langkah Usaha .................................................................................. 7

2.3.4 Langkah Buang ................................................................................ 7

2.4 Diagram P.V Siklus Ideal Motor Bensin 4 Langkah..................................... 8

2.5 Prinsip EPI ................................................................................................... 8

2.5.1 Air Induction System ............................................................................. 9

2.5.2 Fuel Delivery System ............................................................................ 10

vii

2.5.3 Electric Control System ........................................................................ 14

2.6 Emmision Control System ............................................................................. 17

2.7 Emisi Gas Buang .......................................................................................... 20

2.7.1 Karbon Monoksida................................................................................ 21

2.7.2 Hidro Carbon ........................................................................................ 21

2.7.3 Karbon Dioksida ................................................................................... 22

2.7.4 Nitrogen Nox ........................................................................................ 22

2.8 Nilai Gas Buang ............................................................................................ 24

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian ............................................................................................. 26

3.2 Tempat dan Lokasi Penelitian ....................................................................... 26

3.3 Obyek Penelitian ........................................................................................... 26

3.4 Instrumen Penelitian ..................................................................................... 26

3.4.1 Peralatan yang Digunakan ................................................................. 26

3.4.2 Mekanisme Pengukuran Intake Manifold ......................................... 30

3.5 Teknik Pengumpulan Data ........................................................................... 31

3.6 Analisa Data ................................................................................................. 31`

3.7 Diagram Alir Penelitian ............................................................................... 31

3.8 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ...................................................................... 33

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian .................................................................................... 34

4.2 Pembahasan Penelitian ................................................................................. 36

4.3 Analisa Grafik ............................................................................................... 38

4.3.1 Analisa CO ............................................................................................ 38

4.3.2 Analisa CO2 .......................................................................................... 39

4.3.3 Analisa HC ............................................................................................ 40

4.3.4 Analisa O2 ............................................................................................. 41

viii

BAB V PENUTUP

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 43

5.2 Saran ............................................................................................................. 43

DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................ 45

LAMPIRAN

SURAT PERNYATAAN

SK PEMBIMBING

ix

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagan Kerja Motor Bensin 4 Langkah ................................................... 7

Gambar 2.2 Diagram P.V Motor Bensin 4 Langkah .................................................. 8

Gambar 2.3 Air Induction System ............................................................................... 9

Gambar 2.4 Fuel Delivery System ............................................................................... 10

Gambar 2.5 Fuel Pump ............................................................................................... 11

Gambar 2.6 Fuel Filter ............................................................................................... 12

Gambar 2.7 Fuel Pressure Regulator ......................................................................... 12

Gambar 2.8 Injektor .................................................................................................... 13

Gambar 2.9 Konstruksi Dasar EPI .............................................................................. 18

Gambar 2.10 Basic Injection ....................................................................................... 19

Gambar 2.11 Grafik Kadar CO ................................................................................... 21

Gambar 2.12 Grafik Kadar HC ................................................................................... 22

Gambar 2.13 Grafik Kadar Nox .................................................................................. 23

Gambar 3.1 Kendaraan Jenis APV............................................................................... 27

Gambar 3.2 Vakum Gauge ........................................................................................... 28

Gambar 3.3 Gas Analizer ............................................................................................. 29

Gambar 3.4 SDT .......................................................................................................... 30

Gambar 3.5 Air induction System................................................................................. 30

Gambar 3.6 Diagram Penelitian ................................................................................... 32

Gambar 4.1 Grafik Analisa Emisi ................................................................................ 37

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan Gas CO .................................................................. 38

Gambar 4.3 Grafik Analisa Emisi Gas CO2 ................................................................. 39

Gambar 4.4 Grafik Perbandingan Emisi Gas HC ........................................................ 40

Gambar 4.5 Grafik Analisi Emisi Gas O2 .................................................................... 41

x

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Nilai Gas Buang Pada Kendaraan Suzuki APV ........................................... 24

Tabel 2.2 Standar Emisi Gas Buang ............................................................................ 25

Tabel 3.1 Spesifikasi Kendaraan Suzuki APV ............................................................ 27

Tabel 3.2 Jadwal Pelaksanaan Penelitian .................................................................... 33

Tabel 4.1 Hasil Penelitian Gas Buang.......................................................................... 34

Tabel 4.2 Data Rata-rata Hasil Penelitian .................................................................... 36

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Data Penelitian ......................................................................................... 44

Lampiran 2. Foto Penelitian ......................................................................................... 47

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan teknologi yang semakin cepat mendorong manusia untuk

mempelajari ilmu pengetahuan dan teknologi. Dalam dunia otomotif, khususnya pada

mobil, dikenal berbagai macam sistem yang digunakan. Sistem-sistem ini bekerja

saling mendukung antara satu dengan yang lainnya, sehingga apabila salah satu dari

sistem tersebut mengalami kerusakan maka fungsi dari sistem tidak dapat bekerja.

Memasuki era global yang serba praktis, perkembangan ilmu pengetahuan sangat

pesat terutama di bidang IPTEK. Teknologi otomotif merupakan salah satu teknologi

yang selalu mengikuti perkembangan zaman. Perkembangan dunia otomotif terletak

pada tiga hal yaitu kenyamanan, keamanan, dan ramah lingkungan. Suatu mobil dapat

dikatakan baik bila dalam pemakaianya dapat memberikan rasa nyaman dan aman,

serta ramah terhadap lingkungan sekitar.

Mobil secara keseluruhan didukung oleh beberapa sistem, namun secara garis

besar dapat dikelompokkan menjadi : engine (mesin), electrical system (sistem

kelistrikan), body, chasis, dan power train (pemindah daya). Bagian pertama yaitu

engine dapat dibagi menjadi beberapa sistem yang diantaranya adalah: sistem bahan

bakar, sistem pengapian, sistem pelumasan, sistem pendingin, sistem kelistrikan, dan

yang utama adalah sistem mekanik dari engine itu sendiri.

Dari beberapa sistem tersebut, sekarang ini sistem bahan bakar mengalami

kemajuan yang sangat pesat sekali dimana sistem karburator yang mulai ditinggalkan

dan diganti dengan sistem injeksi. Sistem injeksi ada beberapa macam yang secara

umum disebut EFI (Electric Fuel Injection) atau EPI (Electronic Petrolium Injection),

yang mana menurut prosedurnya mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya:

2

menyempurnakan atomisasi, distribusi bahan bakar yang lebih baik, lebih irit, emisi

gas buang rendah, dan tenaga mesin meningkat.

Dari beberapa keuntungan tersebut, faktor variasi tekanan dan putaran mesin

sangat menentukan takaran campuran udara dan bahan bakar, yang mempengaruhi

kualitas proses pembakaran di dalam ruang bakar, sehingga berpengaruh pula

terhadap tenaga dan gas buang dalam hal ini emisi yang dihasilkan (CO, CO2, NOx,

HC). Dimana emisi yang dihasilkan tersebut cukup berbahaya terhadap kesehatan.

CO (karbon monoksida) dapat mengakibatkan konsentrasi unsur darah berkurang.

Racun karbon monoksida dapat menyebabkan kelumpuhan otot, gangguan-gangguan

pendengaranan penglihatan. HC (hidro carbon) dapat mengakibatkan sakit kanker.

NOx dikenal melalui ikatan antara Nitrogen (N) dengan sejumlah atom oksigen

tertentu (Ox). Dalam atmosfir nitrogen dioksida membentuk senyawa (HNO3) yang

akhirnya dapat menimbulkan hujan asam. Bila nitrogen dioksida dihirup, maka dapat

mengakibatkan gangguan fungsi paru-paru (pernapasan).

Zat-zat emisi gas buang tersebut pada dasarnya ditentukan dari komposisi

campuran bahan bakar dan udara serta saat penyalaan. Jumlah bahan bakar yang

masuk ke ruang bakar sangat ditentukan oleh besarnya tekanan yang terjadi di ruang

bakar.

Untuk dapat mengetahui pengaruh variasi tekanan terhadap emisi gas buang

kendaraan bermotor yang berupa CO, CO2, HC, maka penulis akan melakukan

penelitian pengaruh variasi tekanan pada intake manifold terhadap performance

mesin 1500 cc..

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas yang menjadi permasalahan adalah:

Bagaimana pengaruh variasi tekanan pada intake manifold terhadap performance

mesin 1500 cc?

3

1.3 Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah:

a) Penulis dapat mengetaui pengaruh variasi tekanan pada intake manifold

berpengaruh terhadap performance yang dihasilkan.

b) Penulis dapat mengetahui dampak yang ditimbulkan bila sistem pembakaran

tidak bekerja dengan optimal.

1.4 Batasan Masalah

Demi terarahnya penelitian ini, maka penulis membatasi masalah pada

penelitian ini:

a) Hanya pada pengaruh variasi tekanan pada intake manifold pada mesin

1500cc.

b) Pengambilan data diasumsikan pada kondisi steady state.

c) Pengujian pada kondisi kendaraan diam.

d) Performance yang dimaksud adalah emisi gas buang.

1.5 Manfaat Penelitian

Adapun manfaat yang diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a) Penulis ingin menerapkan dan mengaplikasikan ilmu yang penulis dapatkan

selama mengikuti perkuliahan di Universitas Udayana.

b) Penulis ingin mengetahui dan mempelajari cara kerja dari sistem bahan bakar

terutama sistem bahan bakar injeksi.

c) Sebagai salah satu persyaratan dalam menyelesaikan perkuliahan di

Universitas Udayana.

4

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Peneliti Terdahulu

Wardika (2007) telah melakukan penelitian dengan objek penelitian mesin dengan

volume silinder 1500 cc dengan sistem injeksi. Latar belakang penelitian yang

dilakukannya adalah untuk mengetahui dan menganalisa pengaruh variasi tekanan

bahan bakar terhadap emisi yang dihasilkan. Obyek penelitiannya yaitu tekanan

bahan bakar. Tekanan bahan bakar yang divariasikan yaitu pada tekanan 1.6, 2.0, 2.4,

2.8, 3.2 kg/ cm2 pada putaran mesin 2000 rpm. Dari hasil penelitian yang telah

dilakukan, didapat tekanan bahan bakar 2.4 kg/ cm2 merupakan tekanan bahan bakar

yang paling baik digunakan pada kendaraan Suzuki APV, karena pada tekanan

tersebut menghasilkan emisi yang masih dalam batas spesifikasi standar, serta

menghasilkan CO2 yang paling tinggi tetapi nilai CO, HC dan O2 yang paling rendah.

Juni (2006) telah melakukan penelitian dengan objek penelitian mesin dengan

volume silinder 1500 cc dengan sistem injeksi. Latar belakang penelitian yang

dilakukannya adalah untuk mengetahui dan menganalisa pengaruh lamda terhadap

emisi yang dihasilkan. Pada penelitian ini yang dijadikan obyek yaitu memvariasikan

lamda pada 0.80, 0.90, 0.95, 1.00, 1.05, 0.10 pada putaran mesin idle/ stationer (750

rpm). Dari hasil penelitian, lamda sebesar 0.90 sampai 1.00 menghasilkan kadar

emisi gas buang yang masih dalam standar yang digunakan pada kendaraan Suzuki

APV yaitu CO sebesar 2.43% vol (pada lamda 0.95) sampai dengan 1.12% vol (pada

lamda 1.00) yang nilai standarnya 1.5 ± 1% vol ( 0.5 - 2.5% vol) dan masih dalam

batas spesifikasi. CO2 sebesar 13.70% vol (pada lamda 0.90) sampai dengan 14.37 %

vol (pada lamda 1.00) yang nilai standarnya minimal 12% vol. HC sebesar 334.00

ppm (pada lamda 0.95) sampai dengan 286.00 ppm (pada lamda 1.00).

Agus (2007), melakukan penelitian dengan objek penelitian mesin dengan volume

silinder 1500 cc dengan sistem karburator dan sistem injeksi. Latar belakang dari

penelitian yang dilakukannya adalah untuk mengetahui perbandingan emisi antara

5

engine dengan system karburator dengan system injeksi dengan beban system

transmisi. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, semakin tinggi putaran mesin

dan beban system transmisi akan menghasilkan CO dan HC yang menurun, CO2 dan

O2 yang semakin besar. Dan system injeksimenghasilkan emisi CO dan HC yang

lebih kecil, CO2 dan O2 yang lebih besar bila dibandingkan dengan system

karburator.

2.2 Pengertian Motor Bakar

Motor bakar adalah salah satu motor penggerak mula yang sering disebut sebagai

Mesin Kalor, yaitu mesin yang mengubah energi thermal menjadi energi mekanik.

Energi itu sendiri diperoleh dari proses pembakaran. Ditinjau dari cara memperoleh

energi thermal ini, maka mesin kalor dapat dibagi menjadi dua golongan, yaitu mesin

pembakaran luar dan mesin pembakaran dalam. Mesin pembakaran luar proses

pembakarannya terjadi di luar mesin, energi thermal dari hasil pembakaran

dipindahkan ke fluida kerja melalui beberapa dinding pemisah, contohnya disini

adalah mesin uap.

Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang mana proses pembakarannya terjadi

di dalam mesin itu sendiri, sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi

sebagai benda kerja, umumnya dikenal dengan nama motor bakar. Dalam kelompok

ini terdapat motor bakar torak, sistem turbin gas dan propulsi pancar gas. Motor bakar

torak menggunakan satu atau lebih silinder, yang didalamnya terdapat torak yang

bergerak translasi (bolak-balik). Di dalam silinder itulah terjadi pembakaran antara

bahan bakar dengan oksigen dari udara. Energi yang dihasilkan dari proses tersebut

mampu menggerakkan torak yang oleh batang penghubung dihubungkan dengan

poros engkol. Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol

dan demikian sebaliknya.

Pada motor bakar tidak terdapat proses perpindahan kalor dari gas pembakaran ke

fluida kerja. Oleh sebab itu jenis mesin ini jumlah komponennya lebih sedikit dari

pada komponen mesin pembakaran luar, seperti mesin uap. Motor bakar torak juga

6

dapat dibagi lagi menjadi dua jenis yaitu: motor bensin dan motor diesel. Perbedaan

yang pertama terletak pada sistem penyalaannya, kedua dari jenis bahan bakarnya,

ketiga dari siklusnya. Bahan bakar pada motor bensin dinyalakan oleh loncatan api

listrik diantara dua elektrode busi. Karena itu motor bensin juga dinamai Spark

Ignition Engines. Dalam motor diesel terjadi proses penyalaan sendiri, yaitu karena

bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder yang berisi udara yang bertemperatur

dan bertekanan tinggi, sebab itu mesin diesel dinamakan mesin Comprossion Ignition

Engines. (Aris Munandar , 1994).

2.3 Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah

Motor 4 (empat) langkah adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu kali

siklus pembakaran akan mengalami empat langkah piston. Pada motor 4 langkah,

untuk satu siklus kerja secara lengkap torak harus melakukan 4 langkah kerja, dimana

empat langkah tersebut adalah langkah isap, langkah kompresi, langkah usaha dan

langkah buang. Langkah torak tersebut ditunjukkan pada gambar 2.1.

2.3.1 Langkah isap

Pada langkah isap, campuran udara dan bahan bahar dihisap masuk ke dalam

silinder. Hal ini terjadi karena gerak piston dari TMA ke TMB yang mengakibatkan

kevakuman di atas torak. Selama langkah ini katup isap terbuka dan katup buang

tertutup.

2.3.2 Langkah kompresi

Pada tahap ini, campuran udara dan bahan bakar tersebut dikompresikan oleh

torak dengan gerakannya dari TMB ke TMA. Selama langkah ini berlangsung,

semua katup baik itu isap maupun katup buang tertutup. Akibat dari kompresi ini,

tekanan dan temperatur campuran bahan bakar tadi menjadi meningkat. Sesaat

sebelum mencapai TMA busi memercikkan bunga api listrik untuk membakar

campuran bahan bakar dan udara. Pembakaran ini disertai dengan lonjakan tekanan

di ruang bakar. Tekanan ini mampu mendorong torak bergerak turun dari TMA ke

TMB.

7

2.3.3 Langkah usaha

Sementara itu, kedua katup masih tertutup. Torak mulai bergerak dari TMA

ke TMB sebagai akibat dari dorongan yang dihasilkan dari ledakan pembakaran.

Gerakan translasi batang torak ini mengakibatkan terjadinya gerakan rotasi yang

terjadi di poros engkol. Pada saat inilah terjadi proses langkah tenaga atau langkah

ekspansi. Dimana volume gas pembakaran di dalam silinder bertambah besar dan

tekanan menurun. Sementara itu kedua katup masih tertutup.

2.3.4 Langkah buang

Sesaat sebelum torak telah mencapai TMB, katup buang sudah terbuka

sedangkan katup isap tertutup. Torak bergerak kembali ke TMA mendesak gas

pembakaran keluar dari dalam silinder melalui saluran buang. Proses pengeluaran

gas pembakaran ini disebut langkah buang.

Setelah langkah buang selesai dimulai lagi dari langkah isap dan seterusnya.

Satu siklus dikatakan lengkap apabila keempat langkah itu terlaksana yaitu langkah

isap, langkah tekan (kompresi), langkah tenaga dan langkah buang.

Gambar 2.1 Bagan Kerja Proses Motor Bensin 4 Langkah

8

2.4 Diagram P.V Siklus Ideal Motor Bensin 4 Langkah

Gambar 2.2 Diagram P V Motor Bensin 4 Langkah

(Sumber : Aris Munandar, 1994)

Adapun proses terdiri dari :

Proses 0 - 1 Proses langlah isap.

Proses 1 - 2 Langkah kompresi adiabatikreversible (isentropik).

Proses 2 - 3 Proses pembakaran pada volume konstan.

Proses 3 - 4 Langkah kerja (langkah expansi, adiabatik, reversible).

Proses 4 - 1 Proses pembuangan kalor pada volume konstan.

Proses 1 - 0 Proses buang pada tekanan konstan.

9

2.5 Prinsip EPI (Electric Petrol Injection)

System electronic petrol injection atau bisa disebut electric fuel injection

merupakan perkembangan dari system sebelumnya yaitu karburator. Pada system EPI

banyaknya bahan bakar yang disemprotkan harus sebanding dengan jumlah udara

masuk ke dalam silinder. Semakin banyak udara yang mengalir masuk ke dalam

silinder, maka bahan bakar harus semakin banyak disemprotkan dan begitu juga

sebaliknya. Pada dasarnya sistem ini dibagi kedalam 3 sub sistem yaitu :

2.5.1 Air Induction System

Air induction system berfungsi untuk mengontrol udara yang masuk ke dalam

mesin, seperti ditunjukkan pada gambar 2.3. Komponen utamanya adalah: air

cleaner, air cleaner hose, throttle body, idle air control, intake manifold, dan juga

beberapa sensor sebagai input ke ECM diantaranya: intake air temperature sensor

(IATS), manifold absolute pressure sensor (MAPS), dan throttle position sensor

(TPS).

z

Gambar 2.3 Air Induction System

(Sumber : Tex Book EPI, 2004)

10

Keterangan Gambar :

1. Air cleaner 7. Intake manifold

2. IAT sensor 8. Cylinder head

3. Air cleaner outlet hose 9. Exhaust manifold

4. Throttle body 10. Air flow

5. Throttle valve 11. MAP sensor

6. IAC valve 12. Engine coolant

2.5.2 Fuel Delivery System

Sistem aliran bahan bakar terdiri dari: fuel tank, fuel pump, fuel filter, fuel

pressure regulator delivery pipe, dan fuel injector. Bahan bakar dari fuel tank

dipompa oleh fuel pump, disaring oleh fuel filter dan dialirkan kesetiap injector

melalui delivery pipe, seperti pada gambar 2.4.

Bahan bakar yang diinjeksilan ke intake manifold dikontrol oleh ECM (Engine

Control Module) untuk menentukan lamanya injector menginjeksikan bahan bakar.

Kualitas penginjeksian bahan bakar juga dipengaruhi oleh tekanan bahan bakar dan

kevakuman di intake manifold. Untuk itu aliran bahan bakar dari fuel tank sampai

dengan injector dikontrol oleh fuel pressure regulator sehingga diperoleh

penginjeksian bahan bakar yang sesuai dengan kebutuhan engine diberbagai kondisi

kerja. Bahan bakar yang dialirkan fuel pressure regulator kembali ke fuel tank

melalui fuel return pipe.

11

Gambar 2.4 Fuel Delivery System


Perbedaan paling mendasar antara sistem karburator denga sistem injeksi pada suplai

sistem bahan bakar adalah bahwa pada sistem injeksi suplai bahan bakar dari tangki

bensin ke ruang bakar dikontrol secara elektronik oleh ECM, sedangkan pada sistem

karburator suplai bensin dari tangki ke ruang bakar masih dikontrol oleh kunci

kontak.

Adapun komponen utama Fuel delivery system :

a) Fuel Pump

Gambar 2.5 menunjukkan fuel pump semua tipe mesin dengan injeksi,

penempataan pompa bensin selalu ada di dalam tangki bensin. Tipe yang

digunakan adalah elektrik dengan motor listrik. Pompa terdiri dari motor, pompa

itu sendiri, check valve, relief valve, dan filter yang diletakkan disaluran masuk

pompa.

12

Gambar 2.5 Fuel Pump


b) Fuel Filter

Fuel filter berfungsi untuk menyaring kotoran-kotoran dan partikel asing lainnya

dari bensin supaya tidak masuk ke injector (gambar 2.6). Fuel filter dipasang

pada saluran tekanan tinggi dari fuel pump. Fuel filter ada yang diletakkan di luar

tangki bensin, ada juga yang diletakkan di dalam tangki bensin.

Gambar 2.6 Fuel filter


13

c) Fuel Pressure Regulator

Gambar 2.7. menunjukkan fuel pressure regulator yang berfungsi mengatur

tekanan bensin yang ke injectors. Jumlah bahan bakar yang disemprotkan oleh

injectors ditentukan oleh waktu pembukaan injector (injector time) yang diatur

oleh ECM, oleh karena itu tekanan yang tetap pada injector harus dipertahankan

2,2 sampai dengan 2,6 kg/cm2.

Gambaar 2.7 Fuel Pressure Regulator


Cara kerja Fuel Pressure Regulator :

Tekanan bahan bakar dari delivery pipe menekan diaphragm, membuka valve,

sehingga bahan bakar kembali ke tangki melalui pipa pengembali. Jumlah bahan

bakar yang kembali ditentukan oleh tingkat ketegangan pegas diaphragm, variasi

tekanan bahan bakar sesuai dengan jumlah bahan bakar yang kembali. Isapan

dari intake manifold yang dihubungkan pada bagian sisi diaphragm spring

melemahkan tegangan pegas, menambah jumlah kembalinya bahan bakar dan

menurunkan tekanan bahan bakar. Dengan demikian bila isapan dari intake

manifold besar maka tekanan bahan bakar akan menurun, demikian sebaliknya.

14

d) Injector

Injector adalah nozzle elektromegnet yang bekerjanya dikontrol oleh ECM untuk

menginjeksikan bensin ke intake manifold. Injector seperti pada gambar 2.8

dipasang di ujung intake manifold dekat dengan intake port (lubang pemasukan)

dan dijamin oleh delivery pipe.

Gambar 2.8 Injector (Sumber : Tex Book EPI, 2004)

Cara kerjanya :

Bila signal dari ECM diterima oleh coil solenoid, maka plunger akan tertarik

melawan kekuatan pegas. Karena needle valve dan plunger merupakan satu unit,

valve juga akan tertarik dari dudukan dan bensin akan disemprotkan selama

katup terbuka. Pengaturan banyak sedikitnya bensin yang disemprotkan sesuai

dengan lamanya signal dari ECM (lamanya katup terbuka), karena langkah

needle valve tertutup.

2.5.3 Electronic Control System

Electronic control system terdiri dari :

a) ECM (Electronic Control Module)

15

ECM mengontrol sistem berdasarkan signal dari setiap sensor. Dimana ECM

terdiri dari micro computer, A/D (analog/ digitall) converter, I/O (input/

output) unit. Secara keseluruhan kelengkapan ECM ini di bawah kontrol

sistem elektronik yang berfungsi tidak hanya mengontrol fuel injector, IAC

valve, fuel pump relay, tetapi juga untuk mendiagnosa masalah-masalah pada

sistem electronic petrol injection dan fungsi-fungsi yang lain.

b) Sensor-sensor yang mengontrol kondisi mesin dan kecepatan kendaraan/

pengandaraan.

Sensor-sensor tersebut diantaranya :

Intake Air Temperature (IAT)

Sensor temperature udara masuk ini biasa terpasang pada air cleaner atau

hose antara air cleaner dengan throttle body. Sensor temperatur udara masuk

ini berupa thermistor dengan bahan semi konduktor yang mempunyai sifat

semakin panas temperatur maka nilai tahanan semakin kecil. Ada 2 kabel

pada IAT yang keduanya dari ECM. ECM akan menyuplai tegangan sebesar 5

volt dan member ground untuk sensor. Karena nilai tahanan pada sensor

bervariasi akibat perubahan temperatur maka tegangan yang mengalir dari

ECM juga akan bervariasi. Variasi tegangan inilah yang dijadikan dasar bagi

ECM untuk menentukan temperatur udara masuk yang tepat sebagai input

bagi ECM untuk menentukan koreksi jumlah bensin yang disemprotkan oleh

injector.

Throttle Position Sensor (TPS)

Berfungsi mendeteksi sudut pembukaan throttle valve, TPS dihubungkan

langsung dengan sumbu throttle valve, sehingga jika throttle valve bergerak,

maka TPS akan mendeteksi perubahan pembukaan throttle valve, selanjutnya

dengan menggunakan tahanan geser perubahan tahanan ini dikirim ke ECM

sebagai input untuk koreksi rasio udara dan bensin.

Manifold Absolute Pressue (MAP)

16

MAP sensor berfungsi untuk mensensor tekanan-tekanan intake manifold

sebagai dasar perhitungan jumlah udara yang masuk, IC (integrated circuit)

yang terdapat di dalam sensor ini. MAP menghasilkan sinyal tegangan yang

segera dikirim ke ECM. Oleh ECM sinyal tegangan ini digunakan untuk

menentukan basic injection time. MAP terdiri dari semi konduktor type

pressure converting element yang berfungsi merubah flaktuasi tekanan

manifold menjadi perubahan tegangan dan IC yang memperkuat perubahan

tegangan.

Engine Cooling Temperature Sensor (ECTS)

ECTS berfungsi mendeteksi temperatur air pendingin mesin sebagai input

ECM untuk mengoreksi besarnya penginjeksian bensin pada injector. ECTS

juga berfungsi sebagai control temperatur air pendingin mesin kepada

pengemudi melalui temperature gauge pada instrument panel.

Vehicle Speed Sensor (VSS)

Sensor ini dipasang pada transmisi dan digerakkan oleh driver gear poros

output. Jenis VSS yang digunakan adalah tipe MRE (Magnetic Resistance

Element). Signal yang dihasilkan oleh VSS berupa gelombang bolak-balik,

oleh komporator (yang terdapat di speed sensor pada panel instrumen)

gelombang bolak-balik tersebut dirubah menjadi signal digital yang kemudian

dikirim ke ECM.

Camshaft Position Sensor (CMPS)

CMPS terdiri dari komponen elektronik yang terdapat di dalam sensor case

dan tidak dapat distel maupun diperbaiki, sensor ini mendeteksi posisi piston

pada langkah kompresi, melalui putaran signal motor yang diputar langsung

oleh camshaft, untuk mengetahui posisi pembukaan dan penutupan intake dan

exhaust valve. Signal digital dari CMPS ini, oleh ECM digunakan untuk

memproses kerja dari sistem EPI bersama-sama dengan signal dari CKPS.

Crankshaft Position Sensor (CKPS)

17

CKPS digunakan sebagai sensor utama untuk mendeteksi putaran mesin,

output signal dari CKPS dikirim ke ECM untuk menentukan besarnya basic

injaction volume. Selain digunakan untuk mendeteksi putaran mesin, CKPS

juga digunakan sebagai sensor utama sistem pengapian. Output signal dari

CKPS digunakan ECM untuk menentukan ignition timing.

c) Sistem pengontrol (controller), diantaranya :

Fuel injection control

Pengontrolan suplai bahan bakar dari tangki bensin ke ruang bakar dikontrol

secara elektronik oleh ECM berdasarkan input dari sensor-sensor pendukung

injeksi.

Idle air control (IAC)

IAC berfungsi untuk menambah atau mengurangi jumlah udara yang masuk ke

intake air chamber saat throttle valve tertutup pada kondisi temperatur mesin

masih dingin (fast idle) dan saat beban elektrik difungsikan (idle up).

Fuel pump control system

Bekerjanya fuel pump dikontrol oleh ECM. Ada 3 kondisi fuel pump akan

bekerja yaitu :

o 3 detik setelah kunci kontak ON

o Saat mesin distarter

o Saat mesin berputar (hidup)

Ignition control system

Ignitiom control system mengontrol waktu pengapian secara elektronik, kapan

arus listrik harus dialirkan ke primary coil untuk ignition timing.

2.6 Emission Control System

Sistem control emisi yang dilengkapi pada kendaraan jenis Suzuki APV

adalah jenis PCP (Positive Crankcase Ventilation) dimana 70% sampai 80% blow by

gas yang terdapat di dalam crankcase adalah gas yang tidak terbakar (HC),

18

sedangkan 2 % sampai 30% terdiri atas hasil tambahan dari pembakaran (uap air yang

berbagai jenis asam). Semuanya dapat merusak oli mesin, menghasilkan lumpur atau

menyebabkan karat di dalam crankcase. Untuk mencegahnya maka blow by gas

dikeluarkan ke intake manifold untuk kemudian disalurkan kembali keruang bakar

untuk dibakar kembali. Gambar 2.9 menunjukkan keempat konstruksi dasar EPI yang

telah dijelaskan di atas

Gambar 2.9 Konstruksi dasar EPI

(Sumber : Tex book EPI, 2004)

Electronic Control Sistem

Engine Revolution

Engine Cooling

Temp. Sensor,

Throttle Position

Sensor, Starter

Signal

Sensor

Fuel Injection

Volume Control

ECM

Detection of intake

air volume

Air flow meter

Air Induction System

Air Filter

Air Flow Meter

Throttle

Body Idle Air

Control

Air Intake

Chamber

Intake Manifold

Cylinders

Fuel system

Fuel

Fuel Pump

Fuel Filter

Injetion

Fuel Pressure

Regulator

19

Basic injection berdasarkan input dari 2 sensor utama yaitu: sensor udara masuk dan

sensor putaran mesin. Untuk menyempurnakan besarnya waktu penginjeksian maka

ada sistem koreksi dari sensor-sensor yang lain sebagai input ECM untuk

mengirimkan Signal penginjeksian (injection pulse width signal).

Banyaknya bensin yang disemprotkan harus sebanding dengan jumlah udara yang

masuk ke dalam silinder. Semakin banyak udara yang mengalir masuk ke dalam

silinder, maka bensin harus semakin banyak disemprotkan. Semakin sedikit udara

yang masuk, maka volume bensin yang disemprotkan juga sedikit.

Gambar 2.10 Basic Injection


Sinyal

Penginjeksian Penginjeksian

Air

Cleaner

Mendeteksi Jumlah Udara

Masuk

Air Flow

Meter

Kontrol Penginjeksian Dasar

ECM

Putaran

Mesin

Bensin

Injektor-

Injektor

Udara

Silinder-

silinder

Intake

Manifod

Pompa

Bensin

20

2.7 Emisi Gas Buang

Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin

pembakaran dalam, mesin pembakaran luar, mesin jet yang dikeliarkan melalui

sistem pembuangan mesin. Sisa hasil pembakaran beerupa air (H2O), gas CO atau

disebut juga karbon monoksida yang beracun, CO2 atau disebut juga karbon

monoksida yang merupakan gas rumah kaca, NOx senyawa nitrogen oksida, HC

berupa senyawa hidrat arang sebagai akibat ketidak sempurnaan proses pembakaran

serta partikel lepas.

Proses pembakaran merupakan suatu proses, dimana reaksi kimia antara bahan

bakar dengan oksigen sehingga menghasilkan CO2, H2O dan energi. Proses

pembakaran yang sempurna memerlukan gas yang ideal untuk dibakar pada waktu

yang tepat. Maka dari itu, jika proses pembakaran bahan bakar tidak berlangsung

dengan baik, maka proses pembakaran tidak akan mencapai efisiensi yang

maksimum. Setelah langkah usaha, gas buang terbentuk, sehingga dapat dilihat

bagaimana unjuk kerja mesin.

Proses pembakaran menghasilkan perubahan energi bahan bakar menjadi tenaga

gerak, perubahan energi bersumber dari hasil pembakaran bahan bakar. Dalam

pembakaran yang sempurna (teorotis), reaksi pembakaran adalah sebagai berikut :

C8H18 + 12,5O2 8CO2 + 9H2O + Energi

Tetapi di dalam prakteknya, udara mengandung ± 21% O2 dan ± 79 % N2, lagi

pula pembakaran yang 100% sempurna hanya didapat dalam keadaan laboratorium.

Sehingga dalam prakteknya, pembakaran akan berlangsung:

C8H18 + 12,5 (O2 + 79/21N2) 8 CO2 + 9H2O + 12,5 x 79/21N2 + E

Jadi, untuk pembakaran 1 mol bahan bakar membutuhkan 12,5 mol udara,

menghasilkan 8 mol CO2, 9 mol H2O, 12,5 (79/21 N2) dan energi.

Adapun gas-gas baru yang berpengaruh di dalam pendiagnosa kerja mesin yang

sesungguhnya adalah:

21

2.7.1 Karbon Monoksida (CO)

Gas CO dihasilkan oleh pembakaran yang tidak sempurna akibat dari

kekurangan oksigen pada pembakaran (campuran kaya). Walaupun secara teori tidak

terdapat CO pada campuran yang kurus akan tetapi pada kenyataannya CO juga dapat

dihasilkan pada campuran yang kurus karena pembakaran tidak merata, karena

distribusi bensin yang tidak merata di dalam ruang bakar, juga karena temperatur

disekeliling silinder rendah sehingga api tidak dapat mencapai daerah ini pada ruang

bakar.

Konsentrasi (perbandingan volumetric) dari CO dalam gas buang pada

umumnya ditentukan oleh perbandingan udara dan bensin. Di bawah ini ditunjukkan

perubahan konsentrasi terhadap perubahan perbandingan udara dan bensin. Campuran

yang semakin kurus akan menghasilkan CO yang semakin rendah.

Gambar 2.11 Grafik Kadar CO


2.7.2 Hidro Carbon (HC)

Gas ini adalah gas yang beracun, berwarna kehitam-hitaman dan beraroma

cukup tajam. Pada dasarnya HC dibentuk selama proses pembakaran di ruang bakar

berlangsung tidak sempurna. Kenaikan HC umumnya disebabkan oleh adanya

masalah kelebihan bahan bakar atau karena kompresi yang rendah sehingga

22

pembakaran tidak sempurna dan menyebabkan banyak bahan bakar yang tidak

terbakar, akibatnya keluar sebagai HC. HC bersumber dari :

Bensin yang tidak terbakar akibat overlap katup.

Gas sisa di dinding silinder dan terbuang saat langkah buang.

Gas yang tidak terbakar akan tertinggal di belakang ruang bakar setelah

misfiring ketika jalan menurun atau saat engine brake.

Gas yang tidak terbakar akibat pembakaran yang terlalu singkat atau campuran

terlalu gemuk.

Gambar 2.12 Grafik Kadar HC


2.7.3 Karbon Dioksida (CO2)

Pada prinsipnya setiap proses pembakaran akan menghasilkan CO2 yang

merupakan indikasi dari tingkat efisiensi pembakaran dari mesin dengan bahan bakar

cair. Semakin tinggi CO2 maka proses pembakaran semakin baik, begitu juga

sebaliknya.

2.7.4 Nitrogen NOx

Nitrogen oksid ini terjasi karena reaksi molekul nitrogen dengan oksigen pada

temperatur yang tinggi (1800o C). Dengan demikian NOx terbentuk selama

berlangsungnya pembakaran yang sempurna, karena pada pembakaran yang

sempurna akan menghasilkan panas yang maksimal.

23

Bila temperatur tidak naik sampai di atas 1800oC, kemudian nitrogen dan

oksigen dibuang ketika langkah buang tanpa bergabung membentuk NO. Dengan

demikian faktor yang mempunyai efek terbesar terhadap timbulnya NOx selama

proses pembakaran adalah temperatur maksimum di ruang bakar dan perbandingan

udara dan bensin. Jalan terbaik untuk mengurangi NOx adalah dengan mencegah

temperatur di ruang bakar mencapai 1800oC atau memperpendek waktu dalam

mencapai temperatur tinggi, kemungkinanya adalah menurunkan konsentrsi oksigen.

Konsentrasi NOx paling besar dihasilkan pada perbandingan udara dan bensin 16:1,

perbandingan di atas atau di bawah nilai tersebut akan menghasilkan NOx yang lebih

rendah. Konsentrsi NOx pada campuran kaya (<16:1) akan rendah karena konsentrasi

oksigen rendah, sedangkan untuk campuran yang lebih kurus, pembakarannya lebih

lambat sehingga menghambat kenaikan temperature di ruang bakar sampai tingkat

maksimum.

Gambar 2.13 Grafik Kadar NOx


Di samping perbandingan campuran udara dan bensin berpengaruh pada produksi

NOx, saat pengapian juga sangat berpengaruh pada produksi NOx. Hal ini karena

maju atau lambatnya saat pengapian yang mempengaruhi temperatur maksimum yang

dapat dicapai di dalam ruang bakar. Pada perbandingan udara dan bensin teoritis,

24

konsentrasi NOx menjadi lebih besar karena temperatur pembakaran naik saat

pengapian dipercepat

2.8 Nilai Gas Buang

Berdasarkan nilai gas buang standar pada kendaraan dengan mesin 1500 cc adalah

sebagai berikut:

Tabel 2.1 Nilai Gas Buang Pada Mesin 1500 cc

No Gas Buang Besar Nilai

1 CO 1,5 ± 1% vol

2 HC Max 350 ppm

3 CO2 Min 12% vol

4 O2 Max 2% vol

Sumber : Pedoman Perawatan Suzuki GC415 APV

25

Tabel 2.2 Standar Emisi Gas Buang

Kategori Tahun

Pembuatan

Parameter

Metode Uji

CO (%) HC

(ppm)

Berpenggerak motor bakar

cetus api (bensin)

Berpenggerak motor bakar

penyalaan kompresi

(diesel)

GVW ≤ 3.5 ton

GVW > 3.5 ton

< 2007

≥ 2007

< 2010

≥ 2010

< 2010

≥ 2010

4.5

1.5

1200

200

Idle

Percepatan

bebas

Sumber : keputusan menteri lingkungan hidup

nomor : KEP-05/MENLH/08/2006

26

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian ini adalah jenis penelitian eksperimen. Penelitian eksperimen

adalah penelitian dimana ada perlakuan (treatment) terhadap obyek penelitian.

Sebagaimana telah diutarakan, penelitian eksperimen dapat memberikan penjelasan

tentang “alasan mengapa”. Hubungan sebab akibat dapat diketahui karena penelitian

dimungkinkan untuk melakukan perlakuan (treatment) terhadap obyek penelitian.

Treatment yang dilakukan pada penelitian ini berupa pemasangan alat ukur. Alat

ukur yang dipasang adalah vakum tester pada intake manifold, alat ukur emisi (gas

analyzer) pada muffler dan pemasangan suzuki SDT. Obyek penelitian yang akan

diberikan treatment adalah mesin 1500 cc dengan sistem injeksi.

3.2 Tempat dan lokasi penelitian

Adapun penelitian ini dilaksanakan di workshop service departement PT.

Sejahtera Indobali Trada-Gianyar. Sedangkan pengolahan data dilakukan di jalan

Pendidikan Gang Baja No. 22 Denpasar.

3.3 Obyek penelitian

Obyek penelitian pada penelitian ini adalah mesin 1500 cc dengan sistem injeksi.

Penelitian ini hanya dilakukan pada kendaraan Suzuki. Mobil Suzuki dengan isi

silinder 1500 cc yang dimaksud adalah mobil Suzuki dengan jenis APV dengan tahun

pembuatan 2005/2006.

3.4 Instrumen penelitian

3.4.1. Peralatan yang digunakan

27

Adapun peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

a) Pada penelitian ini kami menggunakan mesin uji kendaraan bermotor jenis

Suzuki APV tipe 4 langkah seperti pada gambar 3.1 dengan spesifikasi pada

tabel 3.1:

Gambar 3.1 Kendaraan Jenis Suzuki APV

(Sumber : Dokumen pribadi)

Tabel 3.1 Spesifikasi Kendaraan Suzuki APV (Sumber : Manual book apv)

Engine Spesifikasi

Sistem pendingin Pendingin Air

Jumlah Silinder 4

Langkah Piston 84,50 mm

28

Diameter Piston 75,00 mm

Isi Silinder 1.493 cc

Perbandingan Kompresi 9,0 : 1

Daya Maksimal 105 PS / 6.000 rpm

Torsi Maksimal 122 N-m / 3.000 rpm

System Bahan Bakar EPI / MPI

Busi ND W20PR-U / NGK BKR 6-U

b) Vakum Gauge

Pada gambar 3.2 ditunjukkan vakum tester yang berfungsi untuk mengukur

besarnya tekanan di intake manifold, akibat dari berubah-ubahnya sudut

bukaan dari throttle valve yang mengakibatkan tekanan di intake manifold

berubah- ubah.

Gambar 3.2 Vacum Gauge


c) Gas Analyzer

Gas analyzer adalah alat yang akan digunakan untuk mengukur emisi gas

buang mesin yang akan diuji, seperti pada gambar 3.3.

29

Gambar 3.3 Gas Analyzer


Spesifikasi Multi Gas Analyzer yang digunakan adalah sebagai berikut

Merek : Tecnotest

Tipe : Infra red multi gas.

Measurable Emition : CO, CO2, HC, O2.

Prinsip kerjanya :

Ujung probe sensor gas analyzer dimasukkan ke ujung muffler

(knalpot) minimal 20 cm. Gas buang masuk ke Multi Gas Analyzer melalui

saluran probe sensor, dianalisa dan hasil analisa keluar dalam bentuk angka-

angka digital.

d) Suzuki SDT

Suzuki SDT adalah alat yang akan digunakan untuk mengukur besarnya sudut

bukaan dari throttle valve.

30

Gambar 3.4 SDT


3.4.2 Mekanisme pengukuran tekanan intake manifold

Gambar 3.5 Air Induction system

(Sumber: Dokumen pribadi)

31

Untuk memvariasikan tekanan di intake manifold di lakukan dengan mengatur

sudut bukaan dari throttle valve sehingga vakum yang terjadi di intake manifold

berubah-ubah. Untuk mengatur sudut bukaan dari throttle valve dilakukan dengan

menginjak pedal gas dan melihat besar sudut bukaan dari throttle valve melalui SDT.

Perubahan tekanan di intake manifold dapat di lihat melalui vacuum gauge, sehingga

kita dapat mengetahui besarnya tekanan/vakum di intake manifold.

3.5 Teknik Pengumpulan Data

Dalam teknik pengumpulan data ini dilakukan dengan dengan tiga metode yaitu:

A. Metode Pengukuran

Metode pengukuran ini dilakukan dengan cara mengukur dan mengambil

langsung data yang diukur. Data-data yang di ukur yaitu tekanan intake

manifold (27 kPa, 29 kPa, 31 kPa, 33 kPa dan 34 kPa ) dan mencatat kadar

gas buang yang dihasilkan (CO, CO2, HC dan O2).

B. Metode Literatur

Metode Literatur yaitu dengan cara pengumpulan data melalui buku–buku

yang ada hubungannya dengan laporan yang penulis susun.

3.6 Analisis data

Data yang diperoleh akan dianalisa melalui tampilan grafik-grafik yang ada untuk

mengetahui seberapa besar pengaruh memvariasikan tekanan di intake manifold

terhadap performance yang dihasilkan pada mesin 1500 cc dengan sistem injeksi

pada penelitian ini.

3.7 Diagram Alir penelitian

Pada bagian ini dijelaskan langkah-langkah yang diambil dalam pelaksanaan

penelitian. Adapun diagramnya adalah seperti diilustrasikan dibawah ini:

32

Gambar 3.6 Diagram penelitian


Mulai

Persiapan Bahan dan

Pemasangan Alat

Pelaksanaan Penelitian

Variasi tekanan Intake Manifold

27 kPa

29 kPa

31 kPa 33 kPa 34 kPa

Pencatantan data emisi

dan rpm

Plot grafik

Analisa Grafik

Selesai

33

3.8 Jadwal pelaksanaan penelitian

Pengujian akan dilaksanakan 1 (satu) kali pada tanggal 26 April 2015 PT.

Sejahtera Indobali Trada-Gianyar. Berikut jadwal pelaksanaan penelitian yang telah

dilakukan:

Tabel 3.2 Jadwal Pelaksanaan Penelitian

No Kegitan

Bulan

Februari 2015 Maret 2015 April 2015

Minggu Minggu Minggu

I II III IV I II III IV I II III IV

1 Pengumpulan teori

2 Persiapan pengujian

3 Pengambilan data

4 Analisa data

34

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Penelitian

Dari hasil penelitian yang sudah dilakukan terhadap mesin uji yaitu mesin

sistem injeksi dengan volume silinder 1500 cc, maka diperoleh data sebagai berikut :

Table 4.1 Hasil penelitian gas buang

No Variasi Tekanan

Rpm Emisi

Pa (x 103)

CO

(% vol)

CO2

(% vol)

HC

(ppm)

O2

(% vol)

1 27

(standar)

758 0.12 12.8 160 3.13

750 0.13 13.2 161 2.97

748 0.12 13.3 159 2.82

Rata-rata 752 0.123 13.100 160.000 2.973

2 29

2195 0.12 13.4 164 2.81

2089 0.12 11.8 105 4.71

2155 0.11 12 75 4.53

Rata-rata 2146.330 0.116 12.400 114.666 4.016

3 31

3192 0.12 12.4 92 4.74

3201 0.11 11.7 72 4.69

3200 0.1 12.1 49 4.33

Rata-rata 3197.670 0.110 12.066 71.000 4.586

4 33

3509 0.1 12 49 4.28

3512 0.1 12.1 43 4.33

3515 0.1 12.1 39 4.36

Rata-rata 3512 0.100 12.066 43.666 4.323

5 34

3920 0.1 11.9 67 4.5

3915 0.1 12 52 4.39

3925 0.1 12.1 42 4.36

Rata-rata 3920 0.100 12.000 53.666 4.416

35

Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan di PT. Sejahtera Indobali

Trada Gianyar didapatkan pada tekanan 27 kPa (pada keadaan stationer)

menghasilkan CO: 0.12 %, 0.13 %, 0.12 % volume, sehingga dirata-ratakan menjadi

0.1233 % volume, menghasilkan CO2 : 12.8 %, 13.2 %, 13.3 % volume sehingga

dirata-ratakan menjadi 13.1 % volume, menghasilkan HC : 160 ppm, 161 ppm,159

ppm sehingga dirata-ratakan menjadi 160 ppm, menghasilkan O2 : 3.13 %, 2.97 %,

2.82 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi 2.973 % volume.

Pada tekanan 29 kPa menghasilkan CO : 0.12 %, 0.12 %, 0.11 % volume

sehingga dirata-ratakan menjadi 0.1166 % volume, menghasilkanCO2 : 13.4 %, 11.8

%, 12.0 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi 12.4 % volume, menghasilkan

HC: 164 ppm, 105 ppm, 75 ppm sehingga dirata-ratakan menjadi 114.66 ppm,

menghasilkan O2 : 2.81 %, 4.71 %, 4.53 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi

4.01 % volume.

Pada tekanan 31 kPa menghasilkan CO: 0.12 %, 0.11 %, 0.10 % volume

sehingga dirata-ratakan menjadi 0.11 % volume, menghasilkan CO2: 14.4 %, 11.7 %,

12.1 % volume sehingga dirata-ratakn menjadi 12.066 % volume, menghasilkan HC :

92 ppm, 72 ppm, 49 ppm sehingga dirata-ratakan menjadi 71 ppm, menghasilkan O2:

4.74 %, 4.69 %, 4.33 sehingga dirata-ratakan menjadi 4.586 % volume.

Pada tekanan 33 kPa menghasilkan CO: 0.10 %, 0.10 %, 0.10 % volume


12.1 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi 12.066 % volume, menghasilkan

HC: 49 ppm, 43 ppm, 39 ppm sehingga dirata-ratakan menjadi 43.66 ppm,

menghasilkan O2: 4.28 %, 4.33 %, 4.36 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi

4.323 % volume.

Pada tekanan 34 kPa menghasilkan CO : 0.10 %, 0.10 %, 0.10 % volume


12.1 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi 12.0 % volume, menghasilkan HC:

67 ppm, 52 ppm, 42 ppm sehingga dirata-ratakan menjadi 53.66 ppm, menghasilkan

O2: 4.50 %, 4.39 %, 4.36 % volume sehingga dirata-ratakan menjadi 4.41 % volume.

36

4.2 Pembahasan Penelitian

Dari hasil tersebut diatas diambil rata-rata sebagai berikut:

Tabel 4.2 Data rata-rata hasil penelitian

No

Variasi Tekanan

Rpm

Emisi

Pa (x 103)

CO

(% vol)

CO2

(% vol)

HC

(ppm)

O2

(% vol)

1

27

(standar) 752 0.123 13.100 160.000 2.973

2 29 2146.330 0.116 12.400 114.666 4.016

3 31 3197. 670 0.110 12.066 71.000 4.586

4 33 3512 0.100 12.066 43.666 4.323

5 34 3920 0.100 12.000 53.666 4.416

Dari tabel rata-rata gas buang di atas jika dimasukkan dalam bentuk grafik

adalah sebagai berikut:

37

Gambar 4.1: Grafik analisa emisi gas buang


38

4.3 Analisa Grafik

Ada beberapa hal yang bisa dilihat dari grafik gas buang yang dihasilkan dari

mesin injeksi dengan volume silinder 1500cc adalah sebagai berikut:

4.3.1 Analisa Karbon Monoksida (CO)

Gambar 4.2 : Grafik perbandingan gas CO


39

Semakin besar tekanan pada intake manifold akan menghasilkan CO yang

semakin rendah pada gas buang (ditunjukkan dengan warna biru pada grafik 4.2).

Dimana semakin besar tekanan pada intake manifold maka akan semakin banyak

volume udara yang masuk ke ruang bakar, berpengaruh terhadap banyaknya supply

bahan bakar ke ruang bakar. Namun yang terjadi, semkin besar tekanan pada intake

manifold menghasilkan AFR (air fuel ratio) yang semakin besar (lampiran data),

maka campuran udara dan bahan bakar menjadi semakin kurus atau campuran yang

kelebihan udara.

Apabila dibandingkan dengan grafik kadar CO maka kondisi di atas sesuai

dengan gas CO yang dihasilkan secara teoritis. Hal itu dikarenakan besar dari AFR

yang diperoleh pada saat penelitian. AFR yang diperoleh yaitu 16,7-18,2. Pada AFR

16,7-18,2 kadar CO terlihat konstan, namun ada sedikit penurunan kadar CO. Secara

teoritis campuran udara dan bahan bakar yang semakin kurus akan cenderung

menurunkan persentase volume gas CO, karena kekurangan bahan bakar sehingga

kelebihan udara.

Pada tekanan intake manifold 27 kPa sampai pada tekanan 31 kPa terjadi

penurunan persentase gas CO yaitu dari 0.123 % volume menjadi 0.110 % volume.

Pada tekanan 33 kPa sampai 34 kPa persentase gas CO konstan yaitu 0.100 %

volume.

4.3.2 Analisa Karbon Dioksida (CO2)

40

Gambar 4.3 : Grafik analisa emisi gas CO2


Semakin besar tekanan pada intake manifold menghasilkan CO2 yang

semakin kecil (ditunjukkan dengan garis warnah merah pada grafik 4.1). ini berarti

pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar menjadi kurang baik. Karena semakin

besar tekanan pada intake manifold mengakibatkan udara yang masuk menjadi lebih

banyak. Terlihat pada AFR (air fuel ratio) yang semakin besar (lampiran data). Pada

grafik warna merah yaitu pada tekanan intake manifold 27 kPa sampai 34 kPa terjadi

penurunan persentase gas CO2 yaitu dari 13.100 % volume sampai dengan 12.000 %

volume. Namun kadar gas CO2 masih dalam batas standar kendaraan injeksi.

Pada tekanan intake manifold 27 kPa sampai 34 kPa terjadi peningkatan pada

AFR (air fuel ratio). Udara yang masuk ke ruang bakar lebih banyak dari udara yang

dibutuhkan secara teoritis, maka akan cenderung menurunkan persentase gas CO2.

Karena kekurangan bahan bakar dan kelebihan udara dalam hal ini O2 yang

selanjutnya keluar bersama gas lain melaui knalpot pada langkah buang.

41

4.3.3 Analisa Hidro Carbon (HC)

Gambar 4.4 : Grafik perbandingan gas HC


HC terbentuk jika pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar berlangsung

kurang/tidak sempurna. HC juga terbentuk pada campuran yang gemuk atau

kelebihan bahan bakar (sama dengan kekurangan udara). Pada penelitian ini, semakin

besar tekanan pada intake manifold akan menghasilkan HC yang semakin kecil.

Berdasarkan grafik 4.4 (garis berwarna hijau), dapat diketahui bahwa semakin besar

tekanan pada intake manifold maka hasil dari HC semakin kecil. Hal ini dapat dilihat

pada tekanan 27 kPa menghasilkan 160.000 ppm. Pada tekanan 29 kPa menghasilkan

114.700 ppm. Pada tekanan 31 kPa menghasilkan 71.000 ppm. Pada tekanan 33 kPa

menghasilkan 43.700 ppm. Namun, pada tekanan 34 kPa menghasilkan 53. 700 ppm.

Hasil ini didukung dengan data afr (air fuel ratio) yang diperoleh berada pada

ring 16-18. Apabila dibandingkan dengan grafik kadar HC secara teori maka

kandungan HC yang diperoleh pada saat penelitian sudah sesuai. Namun pada pada

tekanan 34 kPa terjadi peningkatan kadar HC. Hal ini dikarenakan semakin besar

42

tekanan pada intake manifold akan meningkatkan putaran mesin, sehingga campuran

udara yang masuk ke ruang bakar tidak sepenuhnya terbakar. Hal tersebut

mengakibatkan terjadinya peningkatan pada kadar HC.

Berdasarkan hasil pembakaran dapat dianalisa bahwa tekanan terbaik intake

manifold mesin injeksi 1500 cc terdapat pada tekanan 33 kPa. Pernyataan ini

didukung dengan hasil peningkatan kadar HC pada tekanan 34 kPa menjadi 53.700

ppm.

4.3.4 Analisa Oksigen (O2)

Gambar 4.5 : Grafik analisa emisi gas O2


O2 yang terdapat pada gas buang bukan merupakan gas yang berbahaya.

Semakin besar tekanan pada intake manifold menghasilkan gas O2 yang semakin

besar. Ini terjadi karena semakin besar tekanan pada intake manifold, udara yang

masuk ke ruang bakar semakin banyak. Pada kondisi tersebut akan terjadi campuran

yang kurus, sehingga masih ada O2 yang tidak terbakar dan akhirnya keluar melaui

knalpot. Hasil peelitian menunjukkan bahwa terjadi peningkatan persentase oksigen.

Hal ini dapat terlihat pada grafik 4.1 (warna merah muda). Pada tekanan 27 kPa

menghasilkan 2.973 % volume. Pada tekanan 29 kPa menghasilkan 4.016 % volume.

Pada tekanan 31 kPa menghasilkan 4.586 kPa. Pada tekanan 33 kpa menghasilkan

4.323 % volume. Pada tekanan 34 kPa menghasilkan 4.416 % volume.

43

Hal tersebut di atas disebabkan oleh semakin besar tekanan pada intake

manifold maka semakin banyak udara yang masuk ke dalam ruang bakar (campuran

udara dan bahan bakar yang kurus), sehingga menghasilkan CO semakin kecil dari

0.123 % volume pada tekanan 27 kPa sampai dengan 0.100 % volume pada tekanan

33 kPa dan 34 kPa, CO2 semakin kecil dari 13.100 % volume pada tekanan 27 kPa

sampai dengan 12.000 % volume pada tekanan 34 kPa, HC semakin kecil dari

160.000 ppm pada tekanan 27 kPa sampai dengan 43.667 ppm pada tekanan 34 kPa,

O2 semakin besar dari 2.973 % volume pada tekanan 27 kPa sampai dengan 4.416 %

volume pada tekanan 34 kPa.

44

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian tentang pengaruh variasi tekanan pada intake

manifold terhadap performance mesin 1500 cc, yang telah penulis lakukan di

workshop service department PT. Sejahtera Indobali Trada-Gianyar, jl By Pass

Buruan Gianyar, dan selanjutnya dilakukan analisa, sehingga ada beberapa hal yang

dapat penulis simpulkan yaitu sebagai berikut:

1. Semakin besar tekanan pada intake manifold akan menghasilkan CO, CO2 dan

HC yang semakin kecil dan O2 yang semakin besar dan besar tekanan pada

intake manifold sangat berpengaruh terhadap performance mesin 1500 cc

dalam hal ini emisi yang dihasilkan.

2. Dilihat dari nilai emisi yang dihasilkan, tekanan intake manifold yang paling

baik pada mesin injeksi 1500 cc adalah tekanan pada 33 kPa, karena pada

tekanan tersebut menghasilkan emisi terendah dan masih pada batas

spesifikasi standard serta menghasilkan HC, CO yang paling rendah dan nilai

CO2 yang masih dalam batas spesifikasi standard.

5.2 Saran

Ada beberapa hal yang dapat penulis sarankan kepada para pembaca dan para

pengguna kendaraan system injeksi dengan volume silinder 1500 cc adalah sebagai

berikut:

1. Bagi para pengguna kendaraan injeksi dengan volume silinder 1500 cc agar

selalu melakukan perawatan berkala, sehingga emisi gas buang kendaraan

sesuai dengan standar yang telah ditetapkan.

45

2. Bagi para pembaca yang ingin mengembangkan penelitian ini, dapat

menggunakan berbagai jenis bahan bakar yang berbeda.

3. Study literature perlu ditingkatkan karena semakin banyak informasi yang

diperoleh akan semakin semakin meningkat hasil penelitian yang dilakukan.

46

DAFTAR PUSTAKA

Agus Slamet Suardana, 2007, Analisa Emisi Pada Kendaraan dengan Sistem

Karburator Dan Sistem Injeksi Pada Kondisi Beban

Anonim, 2004, Pedoman Perawatan Suzuki GC415 APV, PT Indomobil Suzuki

Intenational, Jakarta

Anonim, 2004, Text book EPI-Electronic Petrol Injection, PT Indomibil Suzuki

International, Jakarta

Arifin, Z., 2009. Pengendalian Polusi Kendaraan. Bandung : Penerbit Alfabeta

Arismunandar, W. 1994. Penggerak Mula Motor Bakar Torak. Bandung : Penerbit

ITB Bandung.

http://id.wikisource.org/wiki/Peraturan_Menteri_Negara_Lingkungan_Hidup_

Nomor_05_Tahun_2006

Juni Astawa, 2006, Pengaruh Variasi Lamda Terhadap Emisi yang di Hasilkan Pada

Kendaraan Suzuki PV.

Wardika, 2007, Pengaruh Variasi Tekanan Bahan Bakar Terhadap Emisi yang di

Hasilkan Pada Kendaraan Suzuki APV.

.

http://id.wikisource.org/wiki/Peraturan_Menteri_Negara_Lingkungan_Hidup_

47

Lampiran 1. Data hasil pengujian emisi

Data P = 27 kPa Data P = 27 kPa Data P = 27 kPa


48

Lanjutan lampiran 1



49

Lanjutan lampiran 1


50

Lampiran 2. Foto penelitian

Gambar 1: Kendaraan Uji Jenis Suzuki APV

51

Gambar 2 : Posisi Data Link Conector pada Kendaraan Uji

Gambar 3 : Suzuki SDT setelah pemasangan pada kendaraan uji

52

Gambar 4 : Posisi kendaraan uji dan gas analyzer

Gambar 5: Pemasangan gas analyzer pada kendaraan uji

Gambar 6 : Gas analyzer

53

Gambar 7 : Posisi vacum gauge pada alat uji

skripsi - sinta.unud.ac.id depan.pdf · because the intake manifold pressure will determine the...

Documents