Top Banner

of 24

perbaikan sistem pembakaran

Jul 12, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript

BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efektif (SFCe) a. Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi bahan bakar adalah banyaknya bahan bakar yang dipakai selama proses pembakaran berlangsung. Secara umum, faktor yang mempengaruhi konsumsi bahan bakar adalah kecepatan. Pada kecepatan yang semakin meningkat maka pemakaian bensin semakin tidak menguntungkan (semakin banyak bahan bakar yang dikonsumsi). (BPM. Arends & H. Berenschot. 1980: 27). Untuk menyatakan pemakaian konsumsi bahan bakar menurut Arends (1980: 26) dapat ditunjukkan dengan dua cara yaitu dengan cara pemberitahuan bahwa sebuah mobil memakai bensin sebanyak 1 dm3 untuk 12 km (jadi 1 : 12). Cara lainnya adalah dengan pemberitahuan berapa banyak penggunaan bensin dalam dm3 untuk jarak sejauh 100 km. Untuk mobil dengan pemakaian 1 dm3 untuk 12 km dapat ditulis pemakaiannya adalah 100/12 x 1 dm3 = 8,5 dm3 tuiap 100 km. Pemakaian bahan bakar pada kendaraan dipengaruhi oleh banyak hal, salah satunya adalah tingkat kecepatan kendaraan, di mana semakin cepat kendaraan akan semakin banyak pula konsumsi bahan bakar. Hal ini sesuai dengan grafik pada Gambar 2.

Gambar 2. Grafik Kecepatan dan Konsumsi Bahan Bakar (BPM. Arends & H. Barenschot. 1980 : 27)

9

10 b. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efektif (SFCe) Arends (1980 : 27) menyatakan bahwa untuk motor yang tidak terpasang pada kendaraan yang berjalan, maka pemakaian bahan bakarnya ditetapkan dalam kg tiap kilo watt jam. Inilah yang disebut dengan pemakaian bahan bakar spesifik dan juga untuk motor mobil digunakan cara pemakaian bahan bakar seperti ini untuk mengadakan perbandingan penghematan dari motor sejenis dan untuk menentukan frekuensi putar yang paling efektif. Petrovsky ( 1979 : 62 ), menyatakan bahwa konsumsi bahan bakar spesifik efektif (SFCe) adalah banyaknya bahan bakar yang diperlukan untuk menghasilkan daya efektif 1 HP selama 1 jam. Rumusan untuk menghitung nilai Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efektif (SFCe) yaitu sebagai berikut: SFCe =Fc (Kg / HP.jam) Ne

(Petrovsky, 1979: 59) Di mana ; Fc = Konsumsi bahan bakar (Kg/jam) Ne = Daya efektif mesin ( HP) Banyaknya bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan energi panas tergantung kepada besar volume langkah torak dan efisiensi volumetrik atau pengisian. Istilah pemakaian bahan bakar biasanya dikenal yang menyatakan jarak tempuh kendaraan tiapsatu liter kendaraan. Pemakaian bahan bakar ini dipengaruhi oleh besar kecilnya volume langkah torak di mana bila suatu kendaraan mempunyai mesin dengan volume langkah torak yang besar akan menempuh jarak yang relatif lebih pendek jika dibandingkan dengan kendaraan yang mempunyai mesin dengan volume langkah torak yang lebih kecil. Harga pemakaian bahan bakar ini bervariasi sesuai dengan besar kecilnya volume langkah torak. New step 2 ( 1993 : 1-8 ) menjelaskan bahwa pemakaian bahan bakar ini jika dibandingkan dengan daya mesin yang dihasilkan selama waktu tertentu, dikenal dengan istilah pemakaian bahan bakar spesifik, dan bila dituliskan akan seperti ini :

11 Pemakaian bahan bakar spesifik =

Banyaknya bahan bakar yang dibakar (gr) Daya mesin yang dihasilkan selama waktu tertentu (PS.hr)

atau, Pemakaian bahan bakar spesifik =

Gram bahan bakar Daya kuda . jam New step 2 ( 1993 : 1-8 )

Harga pemakaian bahan bakar spesifik ini untuk bermacam-macam mesin tidaklah terlalu bervariasi. Angka tersebut paling besar dipengaruhi oleh besar kecilnya harga efisiensi panas dari mesin yang bersangkutan. Apabila harga pemakaian bahan bakar spesifik pada suatu mesin menunjukkan angka yang besar maka kemampuan mesinnya sangat kecil atau sebaliknya. Di samping itu angka yang besar juga menunjukkan efisiensi mesin yang sangat rendah bila dibanding dengan angka yang kecil. Untuk mengetahui kemampuan dari suatu mesin misalnya daya kuda, torsi dan pemakaian bahan bakar spesifik dapat dilihat pada gambar 3 tentang kurva kemampuan mesin. Pada kurva kemampuan mesin dapat didapat harga torsi, daya kuda dan pemakaian bahan bakar spesifik terhadap putaran mesin di mana untuk skala vertikal menunjukkan daya kuda dalam PS, torsi dalam kg.m, dan pemakaian bahan bakar spesifik dalam gr / PS.hr. sedangkan untuk skala mendatar atau horisontal menunjukkan kecepatan putar poros engkol dalam rpm.

Gambar 3. Kurva Kemampuan Mesin (New step 2, 1993 : 1-8 )

12 Arismunandar ( 1976 : 24 ) menerangkan bahwa pemakaian bahan bakar spesifik adalah jumlah bahan bakar terpakai per satuan waktu dibagi oleh daya yang dihasilkan, dinyatakan dalam gr / PS.jam . Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Soenarta (1995 : 19 ), bahwa dasar pengunaan bahan bakarbe ditentukan dalam g / PS.h atau g / kWh . Penggunaan bahan bakar dalam gram

per jam per Ne adalah sebagai berikut :be = B / Ne

Di mana B adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu dan Ne adalah daya efektif motor. Misalnya suatu motor pembakaran beroperasi menghasilkan 5 PS atau 3,68 kW menggunakan bahan bakar gasoline (b,j 0,735) 30 cc dalam 55 detik. Maka B=30 X 0,735 55 X 3600 dan be = B 5 = 288,7 g/PSh. Parameter parameter yang diperlukan untuk menentukan pemakaian bahan bakar spesifik pada kondisi berbagai operasi adalah Torsi (T), Daya efektif (Ne) dan Konsumsi bahan bakar (Fc). 1). Torsi (T) Yaitu didapat dari perkalian besarnya beban pengereman (F) dengan panjang lengan (L) yang menghubungkan timbangan dengan poros. Persamaannya dirumuskan sebagai berikut: (Sunarta, 1995 : 11) : T = F . L (kg.m). Gambar 4 menunjukkan usaha yang dihubungkan dengan momen torsi. Kita pertimbangkan menaikkan beban W dengan pulley. Dalam hal ini momen torsinya WR, sedangkan jarak gerak x=R , besar usaha Wx=T .

13

Torsi T=WR=FL Usaha =Wx=WR = T

Gambar 4. Torsi dan Usaha (Sunarta, 1995 : 11) Momen mesin ialah nilai yang menunjukan gaya putar atau twistingforce pada out put mesin ( poros engkol )(New Step 1, 1995 : 1-7 ). Nilai ini

dinyatakan dengan satuan Newton Meter dan dihitung dengan persamaan : T=Pxr Keterangan : T = Momen Putar (Torsi ) P = Gaya r = Jarak ( Distance ) Untuk penelitian ini besarnya torsi dapat diketahui dengan melihat angka yang tertera pada skala ukur di alat uji dinamometer setelah dilakukan pengujian. 2). Daya Efektif (Ne) Daya efektif adalah daya yang dibangkitkan poros engkol setelah mengalami kerugian kerugian seperti gesekan antara piston dan dinding silinder, gesekan poros dengan bantalan, untuk menggerakkan peralatan bantu dan lain lain. Pada motor bakar torak daya yang berdaya guna ialah karena poros itulah

14 yang menggerakkan beban. Daya poros dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak. Sebagian daya motor dibutuhkan untuk mengatasi gesekan mekanik, misalnya antara torak dan dinding silinder dan gesekan antar poros dan bantalannya. Daya mesin dipengaruhi oleh tinggi rendahnya tekanan efektif rata-rata. Tekanan efektif rata-rata adalah kerja yang dihasilkan per siklus dalam setiap silinder dibagi dengan volume langkah torak. Sedangkan rumus daya indikator untuk motor 4 langkah di mana tiap dua putaran baru ada satu langkah kerja sehingga pada (n) putaran per menit jumlah putaran langkah kerja adamenit atau

n tiap 2

1 n x tiap detik dapat ditulis : 2 60

Ni = A. Pi..

4

.D2.

n LZ 60

Kg.cm/detik

( E. Karyanto, 2002 : 29 ).

Keterangan : Ni A = Daya indikator (dalam DK) = Jumlah Langkah Kerja, untuk motor 2 Tak = 1 untuk motor 4 Tak = Pi D n L Z 1 2

= Tekanan rata-rata indikator (dalam Kg/cm2) = Diameter silinder (dalam cm ) = Putaran poros engkol (Rpm) = Panjang langkah torak (dalam cm ) = Jumlah silinder Tenaga indikator ( Ni ) dikurangi dengan kerugian akan menghasilkan

daya efektif ( Ne ) ( E. Karyanto, 2002 : 32 ). Besar kecilnya kerugian karena gesekan akan mempengaruhi rendemen mekanik ( m ). Maka daya efektif adalah : Ne = Ni x m . Untuk mendapatkan daya efektif dapat dicari dengan mengalikan torsi (T) dengan kecepatan anguler poros (). Persamaannya adalah sebagai berikut:

15 Ne = T . = 2.T . .n 1 (HP) X 60 75 (Petrovsky, 1979: 59) Di mana ; Ne = Daya efektif mesin ( HP) T = Torsi (Kg.m) n = putaran mesin (rpm) Menghitung tenaga atau daya mesin yang sesungguhnya dapat diukur berdasarkan pada putaran poros dan momen torsi yang dihasilkan. Hal ini sesuai dengan yang dikemukakan oleh Wiranto Arismunandar (1976 : 24) bahwa untuk menghitung daya mesin, dipakai dinamometer yang dihubungkan dengan poros mesin untuk mengukur torsi atau momen putar. Sedangkan putaran poros ( n ) rpm diukur dengan menggunakan tachometer. Rumus untuk menghitung daya efektif sebagai berikut; N= Keterangan : N = Daya mesin T = Momen Putar (Torsi = T) n = RPM (Putaran Per Menit ) (Sumber: Wiranto Arismunandar, 1993: 24) 2n 1 .T . PS 60 75

Gambar 5. Dinamometer yang Dihubungkan dengan Poros Motor Pembakaran (Sunarta, 1995 : 17)

16 Gambar 5 menunjukkan peralatan yang digunakan untuk mengukur nilai yang berhubungan dengan keluaran motor pembakaran. Suatu dinamometer mengukur hasil motor pembakaran yang seimbang dengan hambatan atau beban pada kecepatan putaran konstan (n). Kalau n berubah, maka motor pembakaran menghasilkan daya untuk mempercepat atau memperlambat bagian yang berputar, dan daya ini tidak dapat ditunjukkan oleh dinamometer. Biasanya motor pembakaran ini ditunjukkan dengan dinamometer dengan maksud mendapatkan keluaran dari motor pembakaran dengan cara menghubungkan poros motor pembakaran dengan poros dinamometer dengan menggunakan kopling elastik. Rotornya diikatkan pada poros dan mendapatkan hambatan yang diteruskan sebagai beban dari motor pembakaran yang menghasilkan tenaga listrik atau rotor tersebut berputar dan mengaduk air yang ada di dalam ruangannya. Rumah yang menahan momen torsi disandar dengan bantalan peluru yang dapat berputar. Sedangkan daya out put mesin adalah rata rata kerja yang dilakukan dalam satu waktu. Satuan yang umum ialah Kilowatt (KW). Satuan lain yang digunakan ialah HP dan PS. Hubungan antara Kilowatt, HP dan PS adalah seperti dalam persamaan di bawah ini : 1 PS = 0,7355 KW (KiloWatt) 1 HP = 0,7457 KW 3). Konsumsi bahan bakar (Fc) Konsumsi bahan bakar dapat dirumuskan dengan rumusan sebagai berikut: Fc = b 3600 x f x (Kg / jam) t 1000 (Petrovsky, 1979: 59) Di mana ;Fc = Konsumsi bahan bakar (Kg/jam) b = Volume bahan bakar selama t detik (ml) t = Waktu untuk menghabiskan bahan bakar sebanyak b ml (dt)

= Berat spesifik bahan bakar (Kg/ lt) = 0,735 gram/cm 3

17 2. Konsep Aliran Fluida Warren, LM dan Harriott, Peter (1999 : 46 ) menerangkan bahwa seorang peneliti Osborne Reynolds pada tahun 1883 pernah melakukan penelitian tentang aliran fluida di dalam saluran pipa tertutup untuk mengetahui tentang aliran fluida. Dan ditunjukkan bahwa terdapat dua jenis aliran yang melalui pipa. Aliran yang pertama partikel-partikel fluida mengikuti garis sejajar lurus yang sejajar pipa (aliran laminar) dan yang kedua adalah turbulen. Penelitian itu dilakukan dengan cara mengalirkan air kedalam pipa transparan. Agar aliran dapat terlihat dengan jelas, maka disuntikkan cairan berwarna kedalam pipa. Dalam penelitian itu, dimulai dari laju aliran yang kecil, terlihat aliran zat warna mengikuti suatu garis lurus yang jelas yang sejajar dengan pipa. Goresan zat warna tetap lurus pada waktu laju aliran secara perlahan-lahan diperbesar. Akan tetapi setelah laju aliran melebihi harga tertentu, garis zat warna tersebut bergelombang, dan berangsurangsur hilang karena zat warna tersebut tersebar secara seragam di dalam keseluruhan penampang aliran air. Perilaku air berwarna tersebut menunjukkan bahwa air tidak lagi mengalir secara laminar, tetapi bergerak kemana-mana dalam bentuk saling silang dan pusaran. Gerakan aliran tersebut disebut aliran turbulen. Perbandingan kecepatan antara aliran laminar dan aliran turbulen dalam suatu pipa, dapat dilihat bahwa terdapat perbedaan kecepatan antara aliran laminar dan aliran turbulen pada dinding pipa dan pada pusat pipa kecepatannya sama. Untuk lebih jelas dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Distribusi Kecepatan di dalam Pipa untuk Aliran Laminar dan Aliran Turbulen. (Sumber: Operasi Teknik Kimia, 1999: 83)

18 Distribusi kecepatan aliran turbulen di dalam pipa menurut Gambar 6, untuk gradient kecepatan pada pusat pipa adalah nol, pada inti turbulen gradien kecepatan besar dan pada zona transisi gradient kecepatannya lebih kecil. Reynolds mempelajari kondisi di mana suatu jenis aliran berubah menjadi aliran jenis yang lain, dan menemukan bahwa kecepatan kritis bahwa aliran laminar berubah menjadi aliran turbulen bergantung pada empat buah komponen: diameter tabung, viskositas, densitas dan kecepatan rata-rata zat cair ( Warren, LM dan Harriott, Peter. 1999 : 47 ). Aliran turbulen dapat dibangkitkan atau dihasilkan dengan berbagai cara di antaranya adalah aliran turbulen terjadi karena kontak antara arus aliran dengan batas padat. Aliran turbulen tersebut disebut keturbulenan dinding. Aliran turbulen terdiri dari pusaran-pusaran. Pusaran tersebut terbentuk dari pusaran yang besar dan seterusnya akan mengecil dan akhirnya pusaran yang paling kecil akan menghilang. Contoh aliran tersebut misalkan sebuah aliran fluida mengalir dan melintasi melewati sebuah benda, maka aliran tersebut akan menabrak benda tersebut dan arah aliran fluida akan berubah arah. Perubahan aliran tersebut dari aliran laminar ke aliran turbulen, tetapi dari perubahan dari laminar ke turbulen terdapat suatu lapisan yaitu lapisan transisi yang sifatnya di antara laminar dan turbulen, dan pada bagian belakang benda terdapat zona fluida berkecepatan rendah di mana terbentuk pusaran-pusaran zona yang dinamakan riak ikutan. Perhatikan Gambar 7 tentang aliran fluida yang melewati sebuah benda dalam aliran fluida.

Gambar 7. Aliran Turbulen Setelah Melewati Sebuah Benda Dalam Aliran Fluida. (Sumber: Operasi Teknik Kimia, 1999: 143)

19 Selain contoh di atas keturbulenan juga dapat dihasilkan bilamana suatu fluida tersebut mendapat perubahan mendadak dalam saluran aliran, seperti penyempitan tiba-tiba, pelebaran, belokan tajam, dan rintangan yang dilewati oleh aliran fluida tersebut ( Warren, LM dan Harriott, Peter. 1999 : 58 )..

3. Grid Grid merupakan suatu piranti berupa plat yang dilubangi dengan ukuran, bentuk lubang dan kemiringan sudut tertentu. Lubang tersebut berfungsi melewatkan campuran bahan bakar dan udara, dengan mengatur arah aliran yang melewati lubang grid yang miring tersebut maka aliran yang berolak atau turbulen akan dapat dihasilkan. Dari olakan atau turbulensi pada campuran antara bahan bakar dan udara pembakaran yang mengalir melalui saluran intake manifold diharapkan kemungkinan terjadinya kontak antara molekul molekul bahan bakar dan udara makin besar, sehingga kondisi campuran akan makin homogen. Slamet Wahyudi dan Bambang Dwi Y (2003: 130) menyatakan bahwa dengan pemasangan grid akan dihasilkan aliran campuran bahan bakar dan udara yang lebih turbulen, sehingga homogenitas akan meningkat. Jadi grid merupakan salah satu dari alat alat yang dapat digunakan untuk menghomogenkan campuran antara bahan bakar dan udara sehingga hasil pembakaran akan lebih sempurna. Udara yang melewati alat ini akan menyesuaikan alur pada bagian tengah grid. Setelah melewati alat ini udara tersebut akan membentuk pusaran. Pusaran udara tersebut akan masuk ke karburator dan akan bercampur dengan bahan bakar (bensin), sehingga dengan adanya pusaran udara tersebut maka bahan bakar dan udara akan bercampur lebih homogen. Campuran bahan bakar dan udara yang telah bercampur homogen tersebut akan memudahkan terjadinya pembakaran yang lebih sempurna dan hal ini dapat meningkatkan efisiensi pembakaran. Prinsip penggunaan pusaran udara di dalam ruang pembakaran sebenarnya bukanlah hal yang baru. Penggunaan system ini membantu

20 mempercepat proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar di dalam ruang bakar, sekaligus meningkatkan efisiensi pembakaran Fluida pada grid diputar oleh sudut-sudut lubang grid. Hal ini dapat terjadi karena fluida yang diputar mempunyai kecepatan sehingga ketika fluida itu menghantam sudut-sudut lubang grid maka aliran fluida itu akan berbelok arah sasuai dengan alur sudut tersebut, dan aliran fluida yang berbelok tersebut membentuk pusaran, dan pusaran tersebut yang menghasilkan campuran bahan bakar dan udara lebih homogen. Apabila tanpa menggunakan grid, udara yang masuk ke silinder hanya lurus saja, sehingga membuat percampuran udara dengan bahan bakar tidak merata. Tetapi apabila menggunakan grid, udara yang masuk ke silinder berubah dari aliran laminer menjadi aliran pusaran, yang akan menghasilkan udara dan bahan bakar bercampur secara merata, udara yang masuk menjadi lebih padat dan mengalami penyempurnaan homogenitas campuran, lebih merata, yang akan mengakibatkan pembakaran menjadi lebih sempurna. Pada penelitian ini grid akan dipasang pada saluran intake manifold, yaitu pada intake manifold yang berbatasan dengan karburator atau di bawah karburator, untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 8.

Letak grid

Karburator

SilinderGambar 8. Letak Pemasangan Grid Pemasangan grid pada intake manifold ini mengakibatkan aliran fluida yang melewati grid yaitu aliran campuran bahan bakar dan udara akan berubah dari aliran laminar menjadi aliran turbulen atau pusaran. Jadi setelah melewati

21 grid aliran berupa pusaran dan hal ini akan menjadikan campuran bahan bakar dan udara akan bercampur lebih homogen. Kontruksi intake manifold yang didesain huruf L terbalik, dengan pembelokan mendadak mengakibatkan aliran campuran bahan bakar dan udara akan mengalami pembelokan arah aliran secara tiba-tiba dan hal ini mengakibatkan aliran campuran bahan bakar dan udara di turbulensikan kembali, sehingga campuran bahan bakar dan udara bercampur lebih homogen. Setelah itu campuran bahan bakar dan udara menuju ke silinder mesin dan untuk yang terakhir campuran bahan bakar akan diturbulensikan kembali di ruang bakar. Slamet Wahyudi dan Bambang Dwi Y (2003: 130) menyatakan bahwa penelitian dilakukan dengan menggunakan 6 buah grid yang sudut kemiringan lubang 00 , 50 , 100, 150 , 200 , dan 250 , serta pengujian mesin tanpa grid. Dari keenam grid yang digunakan, Slamet Wahyudi dan Bambang Dwi Y (2003: 135) menyatakan bahwa grid dengan sudut kemiringan antara 00 - 100 ternyata menghasilkan torsi yang menurun dibanding dengan tanpa menggunakan grid. Sementara yang sudut kemiringannya di atas 150 akan meningkatkan torsi sampai pada sudut kemiringan 200 yang merupakan nilai optimum, kemudian pada sudut kemiringan 250 akan menurun kembali. Hal ini dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Grafik Hubungan Putaran dan Torsi (sumber : Slamet, W dan Bambang, DY, 2003 : 135)

22 Gambar 9 juga menunjukkan bahwa torsi terbesar adalah pada grid 200. Di mana torsi terbesar pada putaran 1000 rpm, yaitu sebesar 5,299 kg.m, sementara untuk yang tanpa grid sebesar 4,189 kg.m. Berarti grid 200 mampu menghasilkan olakan atau turbulensi yang paling optimal, sehingga homogenitasnya paling baik diantara grid lainnya maupun yang tanpa grid. Grid dalam penelitian dibuat dari bahan alumunium, selain ringan dan mudah menghantarkan panas, penggunaan bahan alumunium dikarenakan bahan ini mudah didapat dan mudah dibentuk menjadi bentuk grid yang diperlukan dalam penelitian. Penelitian dilakukan dengan menggunakan grid dengan tiga buah sudut kemiringan lubang grid, yaitu sudut kemiringan lubang grid 150 , sudut kemiringan lubang grid 200 , sudut kemiringan lubang grid 250 dengan diameter lubang 2 mm dan jumlah lubang 21 buah. Pengambilan diameter lubang 2 mm ini dengan mempertimbangkan faktor keamanan mata bor yang aman dan dapat digunakan yaitu mata bor 2 mm. Sedangkan dari pengukuran yang telah dilakukan sebelumnya bahwa diameter lingkaran grid adalah 20 mm, maka dengan diameter lubang mata bor 2 mm dapat dibuat 21 buah lubang. 4. Putaran Mesin Putaran mesin adalah tenaga yang dihasilkan dari pembakaran bahan bakar di ruang bakar. Bentuk dari tenaga tersebut adalah putaran yang terjadi pada poros engkol. Kecepatan mesin yang dimaksud adalah kecepatan torak atau kecepatan putar dan dinyatakan dalam satuan rotation per minute (rpm). a. Jenis Putaran Mesin Poros engkol dapat berputar terus menerus karena adanya tenaga mekanis hasil pembakaran campuran bahan bakar-udara di dalam ruang bakar yang menimbulkan gaya dorong pada torak akibat naiknya tekanan di dalam silinder. Gaya dorong pada torak menyebabkan torak bergerak secara translasi dari titik mati atas menuju titik mati bawah kemudian gerak translasi torak diubah

23 menjadi gerak rotasi pada poros engkol melalui batang torak. Putaran poros engkol ini disebut juga dengan putaran suatu kendaraan. Kecepatan yang dimaksud adalah kecepatan torak atau kecepatan putar. Di dalam ruang pembakaran terjadi kompresi campuran bahan bakar dan udara, dengan kompresi yang tepat maka akan menghasilkan tenaga putar yang maksimal. Kecepatan putar mesin mempengaruhi daya spesifik yang akan dihasilkan. Karena mempertinggi frekuensi putarnya berarti lebih banyak langkah yang terjadi yang dilakukan oleh torak. Kecepatan mesin dapat dibedakan menjadi kecepatan stasioner, kecepatan rendah, kecepatan menengah, kecepatan tinggi dan kecepatan mesin tersebut akan berpengaruh terhadap konsumsi bahan bakar. 1). Putaran Idle Untuk setiap mesin sepeda motor. Besarnya putaran stasioner berbedabeda, yaitu antara (900-1000) rpm. (Boentarto. 2002: 55). Pedoman Pemakaian dan Perawatan Suzuki Shogun 125R 2004( 2004: 31) menjelaskan bahwa putaran idle Suzuki Shogun 125R 2004 adalah pada 1400 100 rpm. Posisi handel gas adalah nol (lepas gas), pada tingkatan ini bagian yang berpengaruh adalah sekrup penyetel udara (air screw) dan sekrup penyetel gas. Penyetelan putaran idle mempengaruhi kenyamanan pengendaraan. Jika putaran idle terlalu tinggi sepeda motor cenderung melompat saat kopling dibebaskan setelah start. Tetapi jika putaran idle terlalu rendah kopling cenderung mati jika dibebaskan setelah start. 2). Putaran Rendah putaran rendah di bawah 2150 rpm. ( Motor Plus, 2002:175/4 ). Putaran rendah adalah ketika motor beroperasi di atas putaran stasioner dan di bawah 2150 rpm. Pada putaran rendah ini, mesin tidak bekerja secara optimal. 3). Putaran Menengah Putaran menengah adalah putaran yang terjadi antara 2150 rpm sampai dengan 3500 rpm (Motor Plus, 2002:175/4) . Pada saat ini, api pembakaran masih memercik pada 150 sebelum titik mati atas. Pada saat ini, mesin bekerja

24 dengan optimal, namun masih dalam batas yang kondusif bagi karakteristik mesin. 4). Putaran Tinggi Putaran tinggi adalah ketika di atas 3500 rpm (Motor Plus, 2002:175/4). Pada saat ini, api pembakaran memercik pada 300 sebelum titik mati atas. Pada saat ini, mesin bekerja pada tingkat yang optimal dari mesin, sampai pada batas putaran yang dapat dicapai oleh sebuah mesin. b. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Putaran Mesin Putaran mesin pada sepeda motor dipengaruhi oleh berbagai faktor. Faktor-faktor tersebut antara lain: 1) Pemasukan Bahan Bakar Jumlah pemasukan bahan bakar akan mempengaruhi pembakaran, jika pemasukan bahan bakar dengan udara banyak dapat meningkatkan tenaga yang ditandai dengan meningkatnya putaran mesin. 2) Homogenitas Bahan Bakar Campuran bahan bakar dan udara jika bercampur dengan sempurna dengan perbandingan udara banding bahan bakar 1:15 maka akan terjadi homogenitas sehingga campuran bahan bakar dan udara akan dapat terbakar dengan sempurna sehingga putaran mesin akan optimal. 3) Pengapian Jika pengapian terlalu cepat atau lambat maka dapat mengakibatkan bahan bakar tidak terbakar dengan sempurna sehingga putaran mesin tidak optimal. Jika percikan api dari busi dapat membakar campuran bahan bakar dengan sempurna maka putaran mesin dapat optimal 4) Kompresi Perbandingan kompresi berpengaruh terhadap putaran mesin, pada motor untuk kompetisi maka perbandingan kompresi ditingkatkan dengan berbagai modifikasi pada kepala silinder,silinder, torak, guna memperoleh kompresi yang tinggi untuk mendapatkan tenaga yang besar dengan putaran mesin yang optimal .

25 5) Temperatur Sesaat setelah motor dihidupkan, suhu motor masih dingin, tetapi seiring dengan kerja motor yang makin meningkat maka otomatis akan terjadi pula peningkatan suhu mesin, yang hal ini dapat diakibatkan oleh adanya gesekan antara komponen-komponen dalam mesin. Dengan adanya peningkatan suhu mesin maka kondisi putaran stasioner akan meningkat pula, tetapi peningkatan putaran stasioner ini masih dalam batas toleransi sehingga tidak akan mengakibatkan perubahan karakteristik motor. c. Hubungan Putaran Mesin Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Putaran mesin dapat mempengaruhi konsumsi bahan bakar. Pada saat putaran rendah tekanan vakum di dalam silinder besar. Hal ini akan menyebabkan penghisapan gas ke dalam silinder bagus sehingga efisiensi pengisian dapat maksimal. Namun kelancaran gas atau campuran bahan bakar kurang baik (karena katup gas tertutup). Hal ini dapat menyebabkan efisiensi pengisian berkurang. Sebaliknya pada saat putaran tinggi tekanan vakum di dalam silinder rendah, tetapi kelancaran masuk gas baik. Demikianlah bertambah dan berkurangnya tekanan vakum dan tingkat kelancaran gas masuk ke dalam silinder. Pada putaran tertentu akan didapat kondisi yang sangat bagus di mana efisiensi pengisian pada tingkat yang sangat tinggi. Efisiensi pengisian dapat mempengaruhi efisien total dari mesin. Jika efisiensi pengisian tinggi maka efisiensi total mesin juga tinggi, begitu juga sebaliknya. Jika efisiensi mesin tinggi berarti kerja mesin sangat efektif. Mesin yang mempunyai efisiensi tinggi akan dapat lebih menghemat bahan bakar. Sehingga dapat dikatakan bahwa putaran mesin dapat mempengaruhi konsumsi bahan bakar. Adapun putaran mesin yang dipakai dalam penelitian ini adalah 2000 rpm, 2500 rpm, 3000 rpm, 3500 rpm, 4000 rpm. Pada kenyataannya putaran mesin tidak akan bisa dipertahankan pada putaran-putaran tersebut. Putaran mesin akan selalu berfluktuasi, namun selama fluktuasinya tidak terlalu besar (masih dalam batas toleransi), maka dapat dikatakan putaran tesebut tetap. Adapun

26 toleransinya sebesar 100 rpm. Toleransi sebesar ini sebagaimana yang tertulis dalam Pedoman Pemakaian dan Perawatan Suzuki Shogun 125R 2004( 2004: 31) yang menjelaskan bahwa putaran idle Suzuki Shogun 125R 2004 adalah pada 1400 100 rpm. Jadi walaupun putaran idle brfluktuasi disekitar 1400 rpm, namun bisa diasumsikan bahwa putaran mesin idle untuk Suzuki Shogun 125R 2004 adalah pada 1400 rpm (demikian juga untuk putaran mesin 2000 rpm, 2500 rpm, 3000 rpm, 3500 rpm, 4000 rpm). 5. Sepeda Motor Suzuki Shogun 125R Tahun 2004 Sepeda motor Suzuki Shogun 125R Tahun 2004 merupakan motor bensin 4 tak yaitu untuk mendapatkan satu proses kerja membutuhkan 4 langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol. Motor pada Suzuki Shogun 125R 2004 merupakan motor satu silinder yang berkapasitas 125 cm3. Suzuki Shogun 125R 2004 masih menggunakan pendingin udara untuk pendinginan mesin. Sistem pembakaran pada Suzuki Shogun 125R 2004 masih

menggunakan sistem manual di mana dalam proses pencampuran bahan bakar dan udara masih mengunakan karburator. Sistem pemasukan bahan bakar pada Suzuki Shogun 125R 2004 terdiri dari tangki bahan bakar, saringan udara, karburator, intake manifold. Tangki bahan bakar berfungsi sebagai tempat penampungan bahan bakar yang akan dialirkan menuju karburator. Antara tangki bahan bakar dan karburator terdapat kran sebagai alat untuk membuka menutup aliran bahan bakar dari tangki ke karburator. Tangki bahan bakar Suzuki Shogun 125R 2004 berkapasitas 4,5 liter (Pedoman Pemakaian dan Perawatan Suzuki Shogun 125R 2004,2004:19). Saringan udara berfungsi untuk menyaring udara yang masuk ke dalam karburator, hal ini dikarenakan semua udara mengandung kotoran dan debu. Kotoran dan debu yang ikut masuk bersama udara ke dalam karburator dapat mengganggu proses pembakaran serta dapat mempercepat keausan karburator. Dengan adanya saringan udara, kotoran dan debu yang ada pada udara tidak ikut masuk ke dalam karburator. Sehingga udara yang masuk untuk proses pembakaran benar-benar bersih. Pembakaran yang terjadi akan relatif sempurna

27 jika udara yang masuk juga lebih bersih sehingga daya yang dihasilkan juga besar, keausan pada karburator jadi lambat, emisi gas buang pun relatif lebih kecil. Karena semua kotoran dan debu ditahan oleh saringan udara maka saringan tadi lama-kelamaan akan kotor dan tersumbat sehingga udara yang masuk akan terhambat dan akan mengakibatkan bensin menjadi boros. Saringan udara ada beberapa jenis antara lain saringan udara kering, saringan udara setengah basah dan saringan udara basah. Suzuki Shogun 125R 2004 menggunakan jenis saringan udara kering yaitu menggunakan saringan udara yang terbuat dari bahan elemen kertas (Pedoman Pemakaian dan Perawatan Suzuki Shogun 125R 2004,2004:27). Karburator merupakan bagian pemasukan bahan bakar yang berfungsi untuk mengatur pemasukan, pencampuran dan pengabutan bahan bakar dan udara agar didapat campuran yang homogen serta didapat perbandingan campuran yang sesuai dengan kebutuhan mesin dalam beberapa tingkat putaran mesin dan beban tertentu. Sehingga tenaga yang dihasilkan dapat mencukupi kebutuhan mesin akan tetapi juga tidak terlalu boros. Selain itu campuran dengan perbandingan yang sesuai serta tingkat homogenitas yang baik dapat memperbaiki proses pembakaran sehingga konsumsi bahan bakarnya dapat dihemat seminimal mungkin. Karburator bekerja bardasarkan hukum Boyle, yaitu tekanan kali volume tetap ( PV = tetap ) dan hukum kontinuitas, yaitu luas penampang kali kecepatan tetap ( AC = tetap ). Berdasarkan alirannya karburator dibagi menjadi tiga jenis yaitu karburator arus turun, karburator arus mendatar, karburator arus naik. Suzuki Shogun 125R 2004 menggunakan jenis karburator arus mendatar, dengan tipe karburator Mikuni VM 18. Intake manifold merupakan bagian sistem pemasukan bahan bakar yang berfungsi sebagai penghubung antara karburator dan silinder. Intake manifold juga dapat mempengaruhi proses pembakaran yaitu dimensi dan bentuk misalnya diameter, bentuk alur dan panjang intake manifold. Intake manifold pada Suzuki Shogun 125R 2004 berbentuk silinder seperti huruf L. Bagian dalamnya berbentuk silinder tanpa ada alur-alur khusus dan belum ada alat lain yang dapat menambah pusaran campuran bahan bakar dan udara. Selain itu juga belum ada

28 alat tambahan yang dapat meningkatkan homogenitas campuran bahan bakar dan udara. Penelitian ini memberikan perlakuan pada intake manifold dengan memasang alat untuk meningkatkan pusaran campuran bahan bakar dan udara sehingga didapat pusaran yang optimal yang bertujuan meningkatkan homogenitas campuran bahan bakar dan udara.

B. Hasil Penelitian Yang Relevan

Penelitian yang akan dilakukan ini merujuk pada penelitian : 1. Pengaruh Sudut Kemiringan Lubang Grid Pada Intake Manifold Terhadap Kinerja Motor Bakar Bensin 4 Tak ( Slamet Wahyudi Dan Bambang Dwi Yunianto ). Pada penelitian yang telah dilakukan grid yang digunakan ada 6 buah. Masing-masing dengan sudut kemiringan lubang 00 , 50 , 100, 150 , 200 , dan 250 . Adapun gambar dari grid yang digunakan dalam penelitian ini adalah seperti di bawah ini, dengan adalah besar sudut kemiringan lubang grid seperti terlihat pada Gambar 10.

Gambar 10. Grid (Slamet,W dan Bambang, DY, 2003: 135). Dari penelitian yang sudah dilakukan terdapat grafik hubungan antara putaran dan konsumsi bahan bakar spesifik efektif sebagai berikut.

29

Gambar 11. Grafik Hubungan Putaran dan Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Efektif (Slamet,W dan Bambang, DY, 2003: 135). Makin tinggi putaran dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa konsumsi bahan bakar spesifik efektif makin meningkat berarti makin tinggi putaran konsumsi bahan bakar makin boros dan tidak sebanding dengan daya yang dihasilkan. Karena makin banyak bahan bakar yang dikonsumsi tiap satuan waktu tertentu, makin besar pula energi bahan bakar (energi kimia) yang diubah menjadi energi panas yang selanjutnya diubah menjadi energi mekanik pada poros. Dari Gambar 11 dapat dilihat bahwa makin tinggi putaran maka konsumsi bahan bakar spesifik efektif makin meningkat. Hal ini berlaku untuk semua kondisi kemiringan grid maupun yang tanpa grid. Konsumsi bahan bakar spesifik efektif yang terendah dicapai oleh grid dengan kemiringan 200 dengan konsumsi bahan bakar spesifik efektif terendah pada putaran 1100 rpm, yaitu sebesar 0,275 kg.HP-1.jam-1, sedangkan untuk yang tanpa grid sebesar 0,324 kg.HP-1.jam-1.

C. Kerangka Pemikiran

Salah satu usaha yang dapat dilakukan dalam penghematan konsumsi bahan bakar adalah dengan memperbaiki proses pembakaran, sehingga diharapkan bahan bakar yang tersisa (tidak terbakar) pada proses pembakaran dalam silinder mesin akan dapat diminimalkan. Apabila pembakaran bahan bakar di ruang bakar

30 berlangsung dengan sempurna maka bahan bakar yang ada didalam silinder dapat diubah menjadi energi mekanis untuk menggerakkan motor secara maksimal sehingga konsumsi bahan bakar lebih rendah, namun sebaliknya jika pembakaran tidak sempurna maka dapat menambah konsumsi bahan bakar. Pada motor bakar torak dengan bahan bakar, hal ini dapat dilakukan dengan menyempurnakan proses pencampuran masuk ruang bakar. Sepeda motor Suzuki Shogun 125R 2004 pada sistem pemasukan bahan bakar yaitu pada intake manifold belum terdapat alat khusus untuk meningkatkan pusaran campuran bahan bakar dan udara dan meningkatkan homogenitas campuran bahan bakar dan udara, di mana kedua faktor tersebut sangat mempengaruhi proses pembakaran. Proses pembakaran pada motor bensin, efek pusaran campuran bahan bakar dan udara yang optimal serta homogenitas campuran bahan bakar dan udara yang baik dan merata sangat mempengaruhi kesempurnaan proses. Untuk memperbaiki kondisi campuran antara bahan bakar dengan udara, dapat dilakukan pada saluran masuk bahan bakar (intake manifold) yang terletak antara karburasi dengan ruang bakar. Salah satu caranya adalah dengan membuat olakan atau turbulensi pada campuran antara bahan bakar dan udara pembakaran yang mengalir melalui saluran tersebut. Dengan adanya olakan ini diharapkan kemungkinan terjadinya kontak antara molekul molekul bahan bakar dan udara akan makin besar, sehingga kondisi campuran menjadi semakin homogen. Untuk menimbulkan olakan pada aliran tersebut maka dalam penelitian ini untuk meningkatkan efek pusaran campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke ruang bakar dipasang grid, yaitu merupakan suatu piranti berupa plat yang dilubangi dengan ukuran, bentuk lubang dan kemiringan tertentu. Lubang tersebut berfungsi melewatkan campuran bahan bakar dan udara, dengan mengatur arah aliran yang melewati lubang grid yang miring tersebut maka aliran yang berolak atau turbulen akan dapat dihasilkan. Dengan aliran turbulensi ini antara bahan bakar dengan udara pembakaran sebelum

31 dapat meningkatkan perpindahan panas dari fluida serta mempunyai difusivitas yang besar sehingga akan dapat menurunkan konsumsi bahan bakar. Putaran mesin dapat mempengaruhi konsumsi bahan bakar. Pada putaran mesin tertentu akan dicapai pengisian yang efisien. Pengisian yang efisien akan membantu kesempurnaan pembakaran. Pembakaran sempurna akan menimbulkan tenaga yang besar. Pada pembakaran sempurna semua bahan bakar dapat diubah menjadi tenaga, sehingga pada pembakaran sempurna akan didapat tingkat konsumsi bahan bakar yang rendah. Pemasangan grid dan variasi putaran mesin diduga dapat menambah kesempurnaan pembakaran yang terjadi dalam ruang bakar. Pembakaran yang sempurna pada motor bensin akan mengakibatkan seluruh bahan bakar dapat bereaksi habis dengan udara sehingga konsumsi bahan bakar lebih rendah. Paradigma penelitian yang digunakan adalah sebagai berikut:

X11

X1

X12 X13

(1) (3)

Y

X21 X22

(2)

X2

X23 X24 X25

Gambar 12. Paradigma Penelitian

32 Keterangan: X1 : Sudut kemiringan lubang grid X11 : Sudut kemiringan lubang grid 150 X12 : Sudut kemiringan lubang grid 200 X13 : Sudut kemiringan lubang grid 250 X2 : Variasi putaran mesin X21 : Putaran mesin 2000 rpm X22 : Putaran mesin 2500 rpm X23 : Putaran mesin 3000 rpm X24 : Putaran mesin 3500 rpm X25 : Putaran mesin 4000 rpm Y : Konsumsi bahan bakar spesifik efektif (gr / PS.h)

D. Hipotesis

Berdasarkan kajian teori dan kerangka berfikir di atas, maka dapat dirumuskan jawaban sementara sebagai berikut: 1. Ada pengaruh sudut kemiringan lubang grid terhadap konsumsi bahan bakar spesifik efektif (SFCe) pada sepeda motor Suzuki Shogun 125R Tahun 2004 2. Ada pengaruh variasi putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik efektif (SFCe) pada sepeda motor Suzuki Shogun 125R tahun 2004 3. Ada interaksi pengaruh sudut kemiringan lubang grid dan variasi putaran mesin terhadap konsumsi bahan bakar spesifik efektif (SFCe) pada sepeda motor Suzuki Shogun 125R Tahun 2004 4. Didapat konsumsi bahan bakar spesifik efektif (SFCe) yang paling rendah dari interaksi sudut kemiringan lubang grid dan variasi putaran mesin pada sepeda motor Suzuki Shogun 125R Tahun 2004