analisa pengaruh bentuk filter cyclone separator terhadap unjuk kerja mesin sepeda motor 110cc

7/23/2019 analisa pengaruh bentuk filter cyclone separator terhadap unjuk kerja mesin sepeda motor 110cc

http://slidepdf.com/reader/full/analisa-pengaruh-bentuk-filter-cyclone-separator-terhadap-unjuk-kerja-mesin 1/16

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kebersihan udara terhadap lingkungan berperan sangat penting untuk proses

kehidupan mahkluk hidup, udara yang segar akan memberikan dampak yang baik

bagi sistem pernapasan mahkluk hidup, saat ini di Negara Indonesia untuk

kualitas udaranya masih kurang baik karena jumlah pemakai kendaraan di

Indonesia yang begitu banyak, yang bisa menyebabkan atau menghasilkan polusi

udara tercemar gas buang kendaraan.

Selain jumlah pengguna kendaraan bermotor di Indonesia yang sangat

banyak, kondisi jalan atau medan yang dilewati juga kurang baik, masih banyak

jalan raya di Indonesia yang mengalami kerusakan, seperti jalan berlubang dan

jalan yang berdebu karena tidak atau belum di aspal dan berbagai macam

kerusakan jalan lainya, dengan kondisi jalan atau medan yang berdebu maka akan

berdampak tidak baik pada mesin atau komponen pada sepeda motor, seperti filter

yang akan cepat kotor, kualitas udara yang masuk kedalam karburator dan ruang

bakar juga tidak bersih, hal ini akan mengakibatkan peforma mesin pada sepeda

motor akan menurun dan tidak optimal.

Untuk mengatasi kualitas udara karena kondisi jalan yang berdebu, maka

udara yang akan masuk ke dalam karburator dan ruang bakar harus di olah

terlebih dahulu agar partikulat debu yang memiliki massa yang lebih berat tidak

ikut masuk ke dalam karburator dan ruang bakar, untuk mengolah udara yang

telah bercampur dengan debu yang akan masuk ke dalam karburator dan ruang

bakar maka pada bagian input pada karburator harus diberi alat tambahan selain

filter udara, yaitu alat pemisah partikulat Cyclone Separator.

Cyclone Separator ini adalah alat yang berfungsi sebagai pemisah partikulat

debu dan gas berdasarkan berat massa jenis dan ukuran, dimana partikulat yang

bermassa jenis lebih besar akan jatuh kebawah dan udara yang bermassa jenis

lebih kecil akan naik keatas dengan menggunakan prinsip gaya sentrifugal dan

tekanan rendah karena adanya gerak berputar, dengan pemasangan Cyclone



Separator pada karburator diharapkan partikel debu yang memiliki massa jenis

lebih berat tidak ikut masuk bersama udara kedalam karburator dan ruang bakar

agar kinerja mesin bisa lebih optimal dan pemakain filter udara dan karburator

tidak cepat kotor.

Pada penelitian ini penulis bertujuan untuk meniliti bagaimana unjuk kerja

mesin pada motor !cc apabila pada karburator dipasang filter udara standard

tanpa Cyclone Separator dan pemasangan filter udara dengan penambahan

Cyclone Separator dengan "ariasi rpm mesin yang telah ditentukan. dan dari

penilitian ini bisa diambil kesimpulan bagaimana unjuk kerja mesin apabila pada

karburator dipasang filter udara udara standard tanpa Cyclone Separator dan

pemasangan filter udara dengan penambahan Cyclone Separator dengan "ariasi

rpm mesin yang telah ditentukan.

1.2 Rumusan Masalah

. #agaiamana pengaruh pemasangan filter standard tanpa Cyclone Separator

pada karburator terhadap unjuk kerja mesin sepeda motor !cc$

%. #agaimana pengaruh pemasangan filter standard dengan penambahan

Cyclone Separator pada karburator terhadap unjuk kerja mesin sepeda

motor !cc$

1.3 Tujuan

. Untuk &enjaga kondisi filter udara agar tidak cepat kotor pada saat atau

selama kendaraan beroperasi.

%. Untuk mencegah debu yang memiliki massa jenis partikulat lebih berat agar

tidak masuk kedelam karburator dan ruang bakar bersamaan dengan udara.

'. Untuk mengetahui unjuk kerja mesin sepeda motor !cc dengan pemasangan (yclone separator pada filter udara dan karburator.

1.4 Manaat

. Pemakaian filter udara bisa lebih awet dan tidak cepat kotor.

%. Udara yang masuk ke ruang bakar melalui karburator dan filter udara bisa

lebih bersih.



'. )apat mengetahui unjuk kerja mesin sepeda motor !cc dengan

pemasangan (yclone separator pada filter udara dan karburator.

1.! Batasan Masalah

1. *idak membahas desain Cyclone Separator.

2. *idak menghitung +- +ir eul -atio/.

3. *idak menghitung jumlah aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar.

BAB 2. T"N#AUAN PU$TA%A

2.1 &'lter U(ara



ilter adalah spare parts atau komponen pada mesin yang penting, berfungsi

sebagai penyaring kotoran, debu, dan partikel lainnya yang masuk dalam aliran

sistem. Sistem yang ada adalah sistem pelumasan, sistem pembakaran pada

engine/, sistem hidrolik, dll. ungsi utama filter udara adalah untuk menyaring

udara yang akan masuk ke ruang bakar digunakan untuk proses pembakaran/.

Udara yang mengandung banyak partikel, jika tidak dibersihkan akan

mengakibatkan kerusakan yang serius pada komponen mesin sepeda motor.

ilter udara telah dirancang untuk menyaring kotoran dengan ukuran

tertentu sehingga memang harus secara berkala diganti karena pori0pori kertas

filter akan semakin banyak yang tersumbat seiring dengan umur atau waktu

pemakaian filter udara tersebut. ilter udara terdiri dari % bagian yaitu bagian

dalam inner / dan bagian luar outer /. #agian dalam dari filter inner / tidak boleh

dibersihkan sedangkan bagian luar outer / dapat dibersihkan secara berkala setiap

inter"al %1! hm, dengan maksimal 2 kali pembersihan dan setelah itu ganti baru/.

3ingkungan kerja unit sangat mempengaruhi cepat atau lambat

tersumbatnya pori pori yang ada pada filter udara. Untuk unit yang beroperasi di

daerah berdebu tentunya perlu lebih sering membersihkan filter udara ini.

2.2 )*+l,ne $e-arat,r

(yclone Separator adalah alat yang terdiri dari sebuah silinder "ertikal yang

ujung bagian bawahnya berbentuk kerucut, dengan pemasuk yang merupakan

garis singgung tangensial / pada bagian atasnya, sedang lubang keluar untuk

debu0debunya terletak diujung kerucut bagian bawah. Udara masuk yang

mengandung debu mengalir dalam lintasan spiral mengelingi silinder kebawah

bagian siklon yang berbentuk silinder. 4aya sentrifugal yang timbul didalam

"orte5 cenderung menggerakan partikel secara radial kearah dinding, dan partikel

yang sampai kedinding itu meluncur kebawah kedalam kerucut sehingga dapat

dikumpulkan. (yclone separator pada dasarnya adalah peranti pengenap dimana

gaya sentrifugal yang kuat, yang bekerja secara radial, digunakan sebagai

pengganti gaya gr"itasi yang relatif lemah.

)alam aplikasi kehidupan sehari0hari cyclone dapat dipergunakan sebagai

berikut6



o &enyisihkan partikel relatif besar 7 %!8m/.

o Sering digunakan sebagai precleaner untuk alat pengendali yang lebih baik.

o 3ebih efisien memisahkan partikulat dari pada settling chamber.o Penyisihan lebih dari 9!:, tergantung dari diameter partikel yang akan

disisihkan, "olume gas dan ukuran unit.

(yclone dapat didesain atau dibuat dengan berbagai cara. )esain yang

umum adalah cyclone dengan inlet tangensial. ;enis cyclone ini mempunyai empat

bagian, yaitu inlet, body, sistem pembuangan debu, dan outlet.

1. Inlet merupakan bagian dimana gas dan partikulat masuk. ;alannya gas dan

partikulat ini dalam arah lurus dan kemudian berubah menjadi gerakan

berputar pada dinding. Inlet berada pada bagian pinggir dari cyclone. <al ini

bertujuan agar agar terjadi "orte5 dalam cyclone.

2. #ody, =fisiensi pemisahan partikel dari cyclone tergantung dari ukuran atau

dimensi cyclone. Pembuatan cyclone ditentukan oleh debit gas yang

memasuki cyclone dan efisiensi yang diinginkan. )imensi yang paling

penting adalah diameter partikel.

3. Sistem Pembuangan )ebu, Partikulat yang terkumpul harus dibuang dari

cyclone atau akan menghambat kinerja cyclone. *erdapat sejumlah metoda

yang dapat digunakan untuk membuang partikel terkumpul baik secara

periodik ataupun secara kontinu. &anual slide gate pada bagian bawah cone

dapat digunakan untuk pembuangan debu secara periodik, sedangkan rotary

"al"e dapat digunakan untuk pembuangan debu secara kontinu.

4. >utlet merupakan bagian dimana udara bersih keluar. Udara bersih ini didapat

dari udara dan partikel didalam siklon. Umumnya, pada outlet ini juga

terdapat partikel yang keluar. <al ini disebabkan karena efisiensi pemisahan

partikel yang hanya sekitar ?!:.

2.2.1 Mekan'sme %erja )*+l,ne $e-arat,r

Pada prinsipnya, terdapat dua gaya mekanisme yang mempengaruhi

pengumpulan debu, yaitu gaya sentrifugal dan gaya gra"itasi. Kumpulan gas dan

partikel ditekan ke bawah secara spiral karena bentuk dari cyclone. 4aya

sentrifugal dan gaya inersia menyebabkan partikel terlempar ke arah luar,

membentur dinding dan kemudian bergerak turun ke dasar cyclone. 4erakan

spiral aliran gas berkembang sejalan dengan masuknya gas. 4as bergerak

sepanjang dinding cyclone, berputar beberapa kali secara spiral dan bergerak



kebawah, seperti gerakan dari topan tornado. Saat gas mencapai dasar cyclone,

gerakan akan berputar kearah berlawanan dan menuju ke pusat tabung lalu

bergerak keatas. Pada bagian silinder dari cyclone, partikulat akan terbawa oleh

dinding, dengan kata lain partikel bergerak kearah dinding dengan gerakan yang

dilakukan oleh gaya sentrifugal. Pada bagian cone, bentuk menyempit

memberikan kesempatan terjadinya kecepatan rotasi yang cukup untuk

mempertahankan gerakan partikel pada dinding. <al ini dapat mencegah

terjadinya gerakan partikel kembali memasuki aliran gas. Partikel yang jatuh

kedasar akan terkumpul dan dapat dibersihkan secara periodik.

4ambar . +liran gas tangential cyclone

2.2.2 Eks-er'men Perh'tungan )*+l,ne $e-arat,r

Untuk menghitung efisiensi cyclone perlu diketahui (ritical si@e dan cut

si@e particles. (ritical si@e dan cut si@e particles.dapat didefinisikan sebagai 6

o (ricitical si@e dp/, ukuran partikel terkecil yang dapat disisihkan dengan

efisiensi !!:.

o (ut si@e dc/, ukuran partikel terkecil yang dapat disisihkan dengan efisiensi

1!:, dimana cut si@e diameter tergantung dari sifat gas dan partikel, ukuran

cyclone dan kondisi operasi.

(ut si@e dapat dicari dengan menggunakan rumus6



dc= [ 9

μ Bc

2π N t V i ( ρ p− ρ ) ]1

2

)engan6

dc A (ut Si@e

#c A 3ebar Inlet

Nt A ;umlah aliran putaran gas biasanya 1/

Bi A Kecepatan masuk

ρ p A )ensitas partikel

ρ A )ensitas gas

• =fisiensi pengumpulan cyclone dapat digunakan persamaan6

η j= 1

1+

( D pc

d pj

)

2

)engan6

j A efisiensi untuk partikel berukuran j

d pj A diameter partkel j

• Pressure )rop adalah perbedaan tekanan dalam system cyclone, pressure drop6

o )inyatakan dalam Cp

o Umumnya untuk cyclone antara 0D inch %,1E F D,D9(m/

o Untuk menghitung pessure drop dapat meggunakan persamaan6



∆ p= 0.0072Q

2

De2

Bc H c

( Lc

D c )1

3

( Z c Dc )

1

3

)engan6

Cp A Pressure )rop

G A )ebit Inlet

)e A )iameter gas outlet

#c A 3ebar Inlet

<c A *inggi Inlet3c A *inggu Silinder

)c A )iameter (yclone

Hc A *inggi (one



4ambar %. )imensi perbandingan ukuran cyclone separator

2.3 M,t,r Bakar

&otor bakar merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak

dipakai dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi

energi mekanik. &otor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang proses

pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran

yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya. &esin yang bekerja dengan cara

seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam, contoh dari mesin pembakaran

dalam ini adalah motor bakar torak dan sistem turbin gas, selanjutnya jenis motor



bakar torak sendiri terdiri dari dua bagian utama yaitu, mesin bensin atau biasa

dikenal dengan mesin otto dan motor diesel.

+dapun mesin kalor yang cara memperoleh energi dengan proses

pembakaran di luar disebut mesin pembakaran luar. Sebagai contoh mesin uap,

dimana energi kalor diperoleh dari pembakaran luar, kemudian dipindahkan ke

fluida kerja melalui dinding pemisah.

Keuntungan dari mesin pembakaran dalam dibandingkan dengan mesin

pembakaran luar adalah kontruksinya lebih sederhana, tidak memerlukan fluida

kerja yang banyak dan efesiensi totalnya lebih tinggi. Sedangkan mesin

pembakaran luar keuntungannya adalah bahan bakar yang digunakan lebih beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai bahan0bakar gas, sehingga mesin

pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar dengan bahan

bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak menggunakan mesin uap. Untuk

kendaran transpot mesin uap tidak banyak dipakai dengan pertimbangan

kontruksinya yang besar dan memerlukan fluida kerja yang banyak.

2.3.1 M,t,r Bens'n

&otor bensin spark Ignition/ adalah suatu tipe mesin pembakaran dalam

Internal (ombustion =ngine/ yang dapat mengubah energi panas dari bahan

bakar menjadi energi mekanik berupa daya poros pada putaran poros engkol.

=nergi panas diperoleh dari pembakaran bahan bakar dengan udara yang terjadi

pada ruang bakar (ombustion (hamber/ dengan bantuan bunga api yang berasal

dari percikan busi untuk menghasilkan gas pembakaran.

#erdasarkan siklus kerjanya motor bensin dibedakan menjadi dua jenis yaitu

motor bensin dua langkah dan motor bensin empat langkah. &otor bensin dua

langkah adalah motor bensin yang memerlukan dua kali langkah torak, satu kali

putaran poros engkol untuk menghasilkan satu kali daya usaha/. Sedangkan

motor bensin empat langkah adalah motor bensin yang memerlukan empat kali

langkah torak, dua kali putaran poros engkol untuk menghasilkan satu kali daya

usaha/.

2.3.2 Pr'ns'- %erja M,t,r Bens'n 4 Tak 4 Langkah/



&otor bensin empat langkah memerlukan empat kali langkah torak atau dua

kali putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu siklus kerja. Keempat

langkah tersebut adalah 6 langkah isap, langkah kompresi, langkah kerja dan

langkah pembuangan.

4ambar %. (ara Kerja &otor #ensin E 3angkah

2.3.3 $'klus 0tt,

Siklus >tto pada mesin bensin disebut juga dengan siklus "olume konstan,

dimana pembakaran terjadi pada saat "olume konstan. Pada mesin bensin dengan

siklus >tto dikenal dua jenis mesin, yaitu mesin E langkah four stroke/ dan %

langkah two stroke/.



4ambar %.'.' Siklus >tto F )iagram P0B/

&esin E langkah mempunyai empat pergerakan piston yaitu 6

. 3angkah <isap

Pada langkah hisap !0/, campuran udara yang telah tercampur pada

karburator di hisap kedalam silinder ruang bakar /, hal ini akan disebabkan

tekanan didalam silinder lebih rendah dari tekanan udara luar. Pada saat yang

torak bergerak turun dari titik mati atas *&+/ ke titik mati bawah *&#/ yang

akan menyebabkan kehampaan B+(U&/ di dalam silinder. &aka dengan

demikian campuran udara dan bahan bakar bensin/ akan terhisap ke dalam

silinder. Selama langkah torak ini, katup hisap dan buang dalam posisi tertutup.

%. 3angkah Kompresi

Pada langkah kompresi 0%/, campuran bahan bakar dan udara yang berada

di dalam silinder dimampatkan oleh torak, dimana torak bergerak dari *&# ke

*&+ dan kedua katup hisap dan buang tertutup, sedangkan busi memercikan

bunga api dan bahan bakar mulai terbakar dan mengakibatkan terjadinya proses

pemasukan panas pada langkah %0'.

'. 3angkah Usaha =kspansi/

Pada langkah ekspansi '0E/, campuran udara dan bahan bakar yang dihisap

telah terbakar. Selama pembakaran, sejumla energi dibebaskan, sehingga suhu dan

tekanan didalam silinder akan meningkat. Setelah mencapai *&+, piston akan

didorong oleh gas bertekan tinggi menuju *&#. *enaga mekanis ini diteruskan ke



poros engkol, saat sebelum mencapai *&#, katun buang terbuka, gas hasil

pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam silinder turun dengan cepat.

E. 3angkah Pembuangan

Pada langkah pembuangan E0/, torak terdorong ke bawah menuju *&#

dan naik kembali ke *&+ untuk mendorong gas0gas yang telah terbakar didalm

silinder, selama langkah ini katup buang terbuka dan katup hisap tertutup.

2.3.4 Parameter Unjuk %erja M,t,r Bakar

Pertimbangan pengujian suatu mesin ditentukan oleh unjuk kerja mesin.

Unjuk kerja menjadi penting karena berkaitan dengan tujuan penggunaan

mesin. #eberapa parameter unjuk kerja suatu motor pembakaran dalam

adalah sebagai berikut6. *orsi

%. )aya efektif motor

2.3.4.1 *orsi

*orsi merupakan ukuran kemampuan mesin untuk menghasilkan putaran.

)alam penelitian ini, torsi merupakan perkalian gaya inersia dengan putaran

rpm/, karena alat ini bekerja dengan sistem roller untuk mendeteksi gaya terakhir

yang mampu diberikan oleh mesin. )engan inersi dan percepatan yang dikenakan

pada roller, maka dapat ditentukan torsi dan daya yang bekerja pada roller

tersebut. )alam prakteknya, torsi dari mesin antara lain berguna untuk mengatasi

hambatan sewaktu kendaraan terperosok atau untuk mempercepat laju kendaraan

melakukan akselerasi/.

%.'.E. )aya efektif &otor

)aya efektif motor adalah besarnya kerja motor atau ukuran kemampuan

dari suatu mesin untuk menghasilkan daya yang diberikan oleh poros engkol

selama waktu tertentu.

Ne=

bhp=

T ×2× π × n

λ

)imana6

A faktor kon"ersi

A D152! [ kg−m /detik

hp ] atau DE252! [ N −m/detik

hp ]atau 11!52!s [ ft −lb /detik

hp ]



karena dalam pengujian didapatkan faktor satuan yang digunakan kg dan m,

sehingga jika diaplikasikan ke dalam rumus maka menjadi6

Ne=T ×2× π × n

60×75

¿T ×2×π×n

4500

¿ T × n

716,2( H )

Keterangan6 Ne A daya efektif

* A torsi

n A putaran poros rpm/

BAB 3. MET0D0L0" PENEL"T"AN



3.1 aktu (an Tem-at

Pelaksanaan penelitian dilakukan selama ' bulan, mulai bulan )esember

%!1 F ebruari %!2. Pelaksanaan penelitian ini dilakukan di 3aboratorium

&esin >tomotif Politeknik Negeri ;ember.

3.2 Alat (an Bahan

o +lat6

. )yno *est

%. (yclone Separator

o #ahan6

. Sepeda motor !cc

3.3 Pelaksanaan Penel't'an

Penelitian ini dilakukan dengan mengkaji torsi dan daya pada mesin sepeda

motor !cc, dengan filter udara standard tanpa cyclone separator dan dengan

penambahan J pemasangan cyclone separator pada filter yang terpasang pada

karburator, dengan "ariasi putaran mesin rpm/. #erikut adalah bentuk diagram

alir penelitian yang dilakukan6

3.4 Pemuatan Alat )*+l,ne $e-arat,r

3.! Penguj'an $e-e(a M,t,r Dengan Menggunakan D*n,test3. Tael Pengamatan



analisa pengaruh bentuk filter cyclone separator terhadap unjuk kerja mesin sepeda motor 110cc

Documents