pengaruh tekanan injector motor diesel
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin konversi energi yang
banyak dipakai sebagai penggerak kendaran (otomotif) atau sebagai penggerak
peralatan industri (Sunyoto, 2008: 227). Motor 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. Motor
bakar bekerja dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi
energi mekanik.
Pada tahun 1892 Rudolf Diesel (Jerman), membuat konsep sekaligus
membuat mesinnya dengan prinsip penyalaan kompresi atau sering kita kenal
motor diesel. Motor diesel merupakan bagian dari motor bakar torak dan disebut
pula dengan motor pembakaran dalam (internal combustion engine) (Ismanto,
2012: 1). Udara dimasukkan ke dalam silinder kemudian dikompresi sampai
temperaturnya naik. Sebelum piston mencapai titik mati atas, bahan bakar
disemprotkan sehingga terjadi proses pencampuran dengan udara bertemperatur
tinggi. Karena temperatur nyala bahan bakar tercapai, terjadilah proses penyalaan
sendiri, selanjutnya berlangsung proses pembakaran. Langkah tenaga terjadi pada
waktu piston mulai bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah. Efisiensi
mesin Diesel sekitar 26,2 % menggunakan bahan bakar solar (Sunyoto, 2008:
236).
Sekarang ini, penggunaan bahan bakar mesin diesel sudah banyak variasi,
diantaranya adalah solar dan solar desk. Padahal, untuk kedua jenis bahan bakar
ini mempunyai titik nyala yang berbeda. Hal ini akan berpengaruh pada proses
pembakaran, karena setiap pembuatan mobil telah di memiliki standar pabrik
dengan keadaan titik kompresi yang sesuai bahan bakar yang akan digunakan.
Selain itu, faktor yang dapat mempengaruhi dalam prestasi motor diesel adalah
variasi tekanan injektor. Suplay bahan bakar menuju ruang bakar juga dapat
divariasikan guna memperoleh pengaturan yang tepat dengan bahan bakar yang
akan digunakan. Oleh karena itu, dalam praktikum ini penulis akan melakukan
pengujian terhadap variasi tekanan injektor menggunakan bahan bakar solar dan
solar dex. Dalam pengujian ini, diharapkan akan diperoleh data yang akan
ditampilkan secara grafik, sehingga dapat dianalisis fenomena yang terjadi dalam
penggunaan kedua bahan bakar dengan variasi tekanan injektor yang telah
ditentukan.
B. Identifiksi Masalah
Kendaraan bermotor khususnya yang bermesin diesel banyak digunakan
pada transportasi umum maupun pribadi, contohnya truk, bus, mobil dan mesinmesin lainnya. Untuk jenis mobil adalah kendaraan yang paling digemari sebagai
kendaraan transportasi pribadi. Di Indonesia, mesin diesel menggunakan bahan
bakar solar dan solar dex. Selain kedua bahan bakar tersebut, saat ini juga telah
dikembangkan motor diesel dengan bahan bakar alternatif lain, seperti biodiesel
dan bahan bakar campuran zat aditif lainnya.
Dalam motor diesel terdapat banyak sistem kerja yang terjadi, diantaranya
sistem pelumasan, sistem pendinginan, sistem pengapian dan sistem kelistrikan
body. Dalam sistem pengapian, terjadi proses konversi energi yang kemudian
digunakan untuk menggerakkan poros. Dalam penelitian ini, bahan bakar yang
digunakan adalah bahan bakar standart pertamina tanpa adanya penambahan.
Mesin diesel yang digunakan di Teknik Mesin Unnes adalah motor diesel 4
silinder dengan jenis isuzu panther C223 yang telah memenuhi syarat pengujian.
Ada banyak faktor yang dapat mempengaruhi dalam pengggunaan bahan
bakar tersebut, diantaranya terjadi pengaruh terhadap konsumsi bahan bakar, laju
kompresi dan emisi gas buangnya. Selain penggunaan bahan bakar, prestasi mesin
juga dipengaruhi oleh variasi injektor. Injektor itu sendiri digunakan sebagai
penyuplai bahan bakar ke ruang bakar. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan
diteliti pengaruh variasi tekanan injektor dengan menggunakan bahan bakar solar
dan solar dex.
C. Pembatasan Masalah
Karena cangkupan faktor yang mempengaruhi variasi tekanan injektor
pada motor diesel begitu luas, maka penelitian ini hanya dibatasi dengan
ketentuan sebagai berikut :
1. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah solar dan solar dex
2. Variasi tekanan injektor yang digunakan adalah 90 Kg/cm 2, 110 Kg/cm2, 130
Kg/cm2, 150 Kg/cm2, 170 Kg/cm2.
3. Putaran mesin yang digunakan adalah 1000, 1500 dan 2000 rpm.
4. Mesin yang digunakan adalah mesin diesel isuzu panther C223.
5. Variasi yang dilakukan hanya terhadap konsumsi bahan bakar, tanpa ada
variable yang lain.
D. Rumusan Masalah
Atas dasar penentuan latar belakang dan identifikasi masalah di atas, maka
perumusan masalah yang diambil dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana tekanan pembukaan injektor yang paling hemat pada mesin diesel
isuzu panther dengan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
2. Bagaimana perbandingan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
E. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui:
1. Mengetahui pembukaan injektor yang paling hemat pada mesin diesel isuzu
panther dengan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
2. Mengetahui perbandingan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
F. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Setelah mengetahui pengaruh variasi tekanan injektor pada mesin diesel
dengan konsumsi bahan bakar yang dihasilkan diharapkan dapat memberikan
informasi tentang seberapa besar pengaruh variasi tekanan injektor terhadap
konsumsi bahan bakar.
2. Sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya dari variasi tekanan injektor pada
mesin diesel dengan bahan bakar solar ataupun solar dex.
BAB II
LANDASAN TEORI DAN KAJIAN PUSTAKA
A. Landasan Teori
1. Pengertian Motor Diesel
Motor diesel merupakan salah satu jenis motor bakar yang paling efisien
dan banyak digunakan pada sektor transportasi maupun penggunaan stasioner
(Santoso dan Arifin, 2008: 1). Pada internal combustion engine ini, proses
pembakaran dan penghasil tenaga berada pada satu tempat yaitu pada ruang bakar
(silinder). Proses pembakarannya terjadi karena adanya perubahan temperatur dan
tekanan pada ruang pembakaran, sehingga bahan bakar yang berbentuk kabut
halus yang disemprotkan atau diinjeksikan pada saat piston mencapai TMA (pada
langkah kompresi) dan bersinggungan dengan udara panas, maka akan menyala
dan terjadilah proses pembakaran dalam ruang bakar. Cara kerja mesin diesel
adalah melalui proses 2 adiabatik, yaitu melalui proses isobarik dan isokhorik
(Daryanto dan Setyabudi, 2003: 12). Perbedaan mendasar antara cara kerja mesin
diesel dan mesin bensin adalah pada diesel, bahan bakar disemprotkan keruang
pembakaran melalui nozel injektor sehingga ketika ruang bakar memiliki tekanan
yang sangat besar akan cukup panas untuk menyalakan bahan bakar secara
spontan. Mesin diesel dibedakan menjadi dua, yaitu mesin diesel 2 tak dan 4 tak
(Daryanto dan Setyabudi, 2003: 12).
2. Prinsip Kerja Motor Diesel
Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression
ignition engine) karena penyalaaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu
kompresi udara dalam ruang bakar ( Daryanto dan Setyabudi, 2003: 16). Prinsip
kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya hampir sama dengan prinsip kerja engine otto,
yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada motor diesel
bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan
injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 tak :
a. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB
(Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang
menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum, sehingga udara murni
langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
b. Langkah kompresi
Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup
tertutup.Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh
piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur, sehingga udara di
dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai
TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injektor yang berbentuk
kabut.
c. Langkah Tenaga
Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan
bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan
meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan
mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini
dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar).
d. Langkah Buang
Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan
kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka
sehingga udara sisa pembakaran akan didorong keluar dari ruang silinder menuju
exhaust manifold dan langsung menuju knalpot.
Gambar 2.1 Dasar Kerja Mesin Diesel
Sumber: Sunyoto, 2008: 235
Suhu udara di dalam ruang bakar naik hingga 700 - 900 0C, suhu udara
kompresi ini terletak diatas suhu nyala bahan bakar, kemudian bahan bakar
disemprotkan kedalam udara kompresi yang panas dan terbakar dengan
sendirinya. Saat terjadi pembakaran tekanan naik hingga 70 - 90 bar atau 70 - 90
kg/cm2. Cara kerja motor diesel: gas hasil pembakaran antara bahan bakar dan
udara merupakan energi panas yang mampu menggerakkan torak secara translasi
(energi mekanis) dan gerakan ini dihubungkan ke poros engkol melalui batang
torak sebagai penghubung, gerakan translasi torak akan menyebabkan gerak rotasi
poros engkol dan ini akan bergerak secara terus menerus selama terjadi proses
pembakaran pada ruang bakar. Siklus diesel dapat dilihat pada gambar di bawah
dengan proses yang terjadi pada siklus diesel adalah:
a. Proses 1-2: Langkah kompresi.
b. Proses 2-3: Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan.
c. Proses 3-4: Langkah ekspansi.
d. Proses 4-1: Proses pembuangan kalor pada volume konstan.
Gambar 2.2 Diagram P-V dan T-S
Sumber: Wijaya: 2009
3. Proses Pembakaran Mesin Diesel
Proses pembakaran menurut pandangan Daryanto dan Setyabudi (2003:
18) dibagi menjadi 4 periode, yaitu:
a. Periode 1: Pembakaran tunda (A-B)
Waktu pembakaran tertunda (ignition delay), pada periode ini disebut fase
persiapan pembakaran, karena partikel- partikel bahan bakar yang diinjeksikan
bercampur dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar.
b. Periode 2: Perambatan api (B-C)
Pada periode ini, campuran bahan bakar dan udara tersebut akan terbakar
dibeberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan kecepatan tinggi sehingga
seolah-olah campuran bahan bakar terbakar sekaligus. Hali ini membuat tekanan
didalam silinder naik. Periode ini sering disebut pembakaran letup.
c. Periode 3 : Pembakaran langsung (C-D)
Akibat nyala api dalam silinder, maka bahan bakar yang diinjeksikan
langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat dikontrol dari jumlah bahan
bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut pembakaran control
d. Periode 4 : Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi berakhir dititik D, ketika injeksi berakhir, bahan bakar belum terbakar
semua namun, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut
terlalu lama, temperature gas buang akan tinggi dan menyebabkan temperatur
gas buang akan tinggi sehingga efisiensi panas turun.
Gambar 2.3 Proses Pembakaran Mesin Diesel
Sumber: Daryanto: Setyabudi, 2003: 78
4. Komponen Mesin
Dalam mesin diesel terdapat bagian-bagian dari blok mesin yang saling
berkaitan untuk dapat beropersi, berikut adalah komponen dan fungsinya:
Gambar 2.4 Komponen Mesin
Sumber: Anonim, 2013 :
a. Blok silinder
Sebagai tempat untuk menghasilkan energi panas dari proses pembakaran.
b. Torak (Piston)
Berfungsi memindahkan tenaga yang diperoleh dari pembakaran keporos
engkol (crank shaft) melalui batang piston(connecting rod).
c. Cincin Torak (Ring Piston)
Mencegah kebocoran gas saat langkah kompresi dan usaha.
d. Batang Torak
Menerima tenaga dari piston yang diperoleh dari pembakaran dan
meneruskannya keporos engkol.
e. Poros Engkol
Mengubah gerak turun naik piston menjadi gerak putar yang akhirnya
menggerakkan roda kendaraan
f. Bantalan (Bearing)
Berfungsi mencegah keausan dan mengurangi gesekan pada poros engkol.
g. Roda Penerus (Flywheel)
Berfungsi menyimpan tenaga putar (inertia) yang dihasilkan pada langkah
usaha, agar poros engkol tetap berputar terus pada langkah lainnya.
h. Katup (Valve)
Berfungsi membuka dan menutupnsaluran masuk dan saluran buang.
i. Pegas Katup
Berfungsi mengemblikan katup pada kedudukan semula.
j. Poros Nok (Camshaft)
Berfungsi untuk meneruskan pada poros engkol oleh roda gigi pengaturan
waktu mengoperasikan waktu pengoperasian katup pemasukan dan katup buang.
k. Karter (Crankcase)
Berfungsi menyatukan silinder, torak, dan poros engkol, melindungi semua
bagian yang bergerak dan bantalannya dan merupakan reservoir bagi minyak
pelumas.
l. Saringan Oli (Oil filter).
Berfungsi membersihkan solar dari kotoran dan memisahkan air yang
terbawa dalam aliran solar.
m. Pompa Injeksi (Injection pump)
Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan atau
disemprotkan oleh nozzle.
n. Glow plug
Berfungsi memanaskan ruang bakar dan mempunyai tiga tipe glow plug
yakni: tipe biasa, self temperature controlling, tipe tegangan rendah untuk super
glow plug biasa.
o. Injection Nozzle
Berfungsi untuk menyemprotkan dan mengabutkan bahan bakar.
p. Main Combustion Chamber
Berfungsi sebagai tempat ruang bakar tempatnya nozzle menyemprotkan
bahan bakar.
q. Intake Manifold
Berfungsi untuk mendistribusikan bahan bakar dan udara campuran yang
merata dalam silinder.
r. Exhaust Manifold
Berfungsi.menampung gas bekas dari semua silinder dan mengalirkan gas
tersebut ke pipa buang.
5. Injektor
Pada mesin diesel, alat yang berfungsi untuk menyuplai bahan bakar
disebut injektor. Fungsi dari injektor tersebut adalah menyemprotkan bahan bakar
yang telah menjadi kabut ke dalam ruang pembakaran (ismanto, 2012: 26).
Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh sistem injeksi adalah
sebagai berikut:
a. Pengaturan waktu yang layak dari injeksi bahan bakar pada saat yang
diperlukan untuk mendapatkan daya maksimum dari bahan bakar dan
penghematan bahan bakar serta pembakaran yang sempurna.
b. Kecepatan yang sesuai dari injeksi bahan bakar adalah banyaknya bahan
bakar yang dinjeksikan ke dalam ruang silinder dalam satuan waktu atau
satu derajat dari perjalanan poros engkol. Jika kecepatan tinggi, maka
jumlah bahan bakar tertentu akan diinjeksikan dalam waktu yang
singkata atau dalam jumlah derajat yang kecil dari poros engkol.
c. Pengkabutan yang baik dari bahan bakar disesuaikan dengan bentuk ruang
bakar, karen setiap bentuk ruang bakar berbeda, ada yang memerlukan
kabut yang sangat halus dan ada yang memerlukan kabut kasar.
Pengkabutan yang baik akan mempermudah pengawalan pembakaran
dan menjamin bahwa setiap butiran kecil dari bahan bakar dikelilingi
oleh partikel oksigen yang dapat bercanpur dengan bahan bakar.
d. Distribusi yang baik dari bahan bakar dalam ruang pembakaran harus
sedemikian rupa, sehingga bahan bakar akan menyusup keseluruh bagian
ruang bakar yang berisi oksigen untuk pembakaran, kalau bahan bakar
tidak didistribusikan dengan baik, maka sebagian dari oksigen yang
tersedia tidak akan dimanfaatkan dan keluaran daya mesin akan rendah.
6.
Cara Kerja Injektor
Cara kerja sistem injeksi dalam penyuplaian bahan bakar pada motor
diesel adalah:
a. Bahan bakar bertekanan tinggi mengalir dari pompa injeksi melalui
saluran minyak pada nozzle holder menuju ke oil pool pada bagian bawah
nozzle body.
Gambar 2.5 Sebelum Penginjeksian
Sumber: Anonim, 2014: 188
b. Penginjeksian bahan bakar terjadi bila tekanan bahan bakar pada oil
pool naik, sehingga menekan permukaan ujung needle. Bila tekanan bahan
bakar melebihi kekuatan pegas, maka nozzle needle akan terdorong ke atas
dan menyebabkan nozzle needle akan terlepas dari nozzle body. Kejadian
ini menyebabkan nosel menyemprotkan bahan bakar ke dalam ruang
bakar.
Gambar 2.6 Penginjeksian
Sumber: Anonim 2014: 189
c. Jika pompa penginjeksi berhenti mengalirkan bahan bakar, maka tekanan
bahan bakar turun dan tekanan pegas mengembalikan nozzle needle ke
posisi semula.
Pada saat needle tertekan
bakar,
sehingga
kuat, nozzle body seat akan
menutup
saluran bahan
proses penginjeksian
akan
berhenti.
Sebagian bahan bakar yang tersisa diantara nozzle needle dan
nozzle body antara pressure pin dan nozzle holder akan melumasi semua
komponen dan kembali pada keadaan awal. needle dan nozzle body antara
pressure pin dan nozzle holder akan
kembali pada keadaan awal.
melumasi semua komponen
dan
Gambar 2.7 Akhir Penginjeksian
Sumber: Anonim 2014: 190
7. Alat Ukur
Dalam melakukan pekerjaan penyetelan kendaraan, ada beberapa peralatan
alat ukur yang dapat digunakan, diantaranya:
a. Multitester
Multitester adalah alat pengetes kelistrikan. Penggunaannya sangat luas
sekali untuk mengukur tegangan arus DC dan AC, tahanan serta untuk memeriksa
hubungan kelistrikan dari suatu komponen.
Gambar 2.8 Multitester
Sumber: Anonim, 2014: 30
b. Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis
elektrolit dalam aki. Ketika aki digunakan untuk starter, lampu, dan terjadi reaksi
pengosongan atau baterai mengeluarkan arus listrik yang menyebabkan asam
sulfat sedikit demi sedikit berubah menjadi H2O, sehingga berat jenis turun
karena konsentrasi elektrolitnya berkurang.
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Beberapa penelitian yang telah dilakukan terkait pengaruh variasi injektor
dengan bahan bakar solar dan solar dex adalah sebagai berikut:
Penelitian berkaitan dengan pengaruh variasi injektor dengan bahan bakar solar
telah dilakukan oleh Rakhmawati (2007: 54) dengan judul penelitian Pengaruh
Variasi Tekanan Injeksi Pada Unjuk Kerja Motor Diesel dengan Bahan Bakar
Alternatif Biodiesel Minyak Biji Kapuk (Klenteng Kapuk). Dalam penelitian ini
terlihat bahwa terjadi pada tekanan injeksi yang lebih tinggi maka membuat
konsumsi bahan bakar menjadi lebih hemat, namun sebaliknya daya mesin diesel
akan menurun. Pada penelitian ini, daya tertinggi terjadi pada saat putaran mesin
maksimal yaitu 2400 rpm dan tekanan injeksi 15Mpa.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Ismanto (2012:31)
dengan judul Analisis Variasi Tekanan Pada Injektor Terhadap Performance (Torsi
Dan Daya) pada Motor Diesel. Disimpulkan bahwa, nilai torsi tertinggi pada
tekanan 18 MPa pada putaran 1980 rpm sebesar 9,81 Nm sedangkan nilai torsi
terendah terjadi pada tekanan 16 Mpa pada putaran 1250 rpmsebesar 3,92 Nm.
Terjadi kenaikan daya pada putaran 1000-1750 rpm dan tekanan 13 Mpa namun
pada putaran 1960 daya yang dihasilkan tetap.
Penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan penelitian ini adalah
penelitian dari Tirtoatmodjo dan Kristanto yang menyimpulkan bahwa, dengan
meningkatkan suhu dan tekanan udara yang masuk ke ruang bakar akan
berdampak terhadap penurunan laju pengkonsumsian bahan bakar. Terdapat suatu
hubungan yang signifikan antara kerja mekanis yang dinyatakan dengan daya
motor yang dihasilkan, laju konsumsi bahan bakar dengan efisiensi termis dan
efisiensi termis berbanding terbalik terhadap laju konsumsi bahan bakarspesifik.
Kaitanya dengan penelitian ini adalah selain dengan variasi injektor, konsumsi
bahan bakar juga dipengaruhi oleh efisiensi termis mesin diesel yang digunakan.
Penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan penelitian ini adalah
penelitian dari Arifin dan Santoso (2008), menyimpulkan bahwa, Peningkatan
tekanan injeksi mempengaruhi ignition delay pada proses pembakaran motor
diesel, dimana semakin tinggi tekanan injeksi bahan bakar maka puncak rate of
heat release akan semakin mendekati titik mati atas.
C. Kerangka Pikir
Motor diesel merupakan bagian motor bakar yang porses kerjanya bahan
bakarnya menggunakan pengabutan udara. Hampir setiap moda transportasi
menggunakan mesin diesel. Mesin diesel biasanya digunakan untuk kendaraan
yang membutuhkan tenaga besar. Tentu hal ini berkaitan dengan konsumsi bahan
bakar yang digunakan. Pada sistem pembakaran, mesin diesel menggunakan
campuran udara dan bahan bakar bertekanan tinggi untuk diubah menjadi energi
mekanis.
Komponen terpenting dalam sistem pembakaran adalah tekanan bukaan
injektor, yang berfungsi menyemprotkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Oleh
karena itu, dalam penelitian ini akan dilakukan pengujian terhadap variasi tekanan
90 Kg/cm2, 110 Kg/cm2, 130 Kg/cm2, 150 Kg/cm2, 170 Kg/cm2. Hasil penelitian
yang diperoleh akan ditampilkan dalam bentuk grafik untuk kemudian dianalisis
sehingga kita dapat mengetahui tekanan injeksi yang tepat dalam motor diesel
isuzu panther c223.
Penggunaan mesin diesel
Pengaruh variasi tekanan injektor terhadap
konsumsi bahan bakar solar dan solar dex
Mengetahui variasi tekanan
injektor yg paling irit dengan
Mengetahui perbandingan
Pengujian variasi injektor
konsumsi bahan bakar solar dan
konsumsi antara solar dan solar dex
terhadap
bahan
bakar
Tekanan konsumsi
injektor yang
tepat
solar dex
Gambar 2.9 Skema Kerangka Berpikir
D. Hipotesis Penelitian
Berdasarkan kajian pada pembahasan yang telah dipaparkan, hipotesis dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana tekanan pembukaan injektor yang paling hemat pada mesin diesel
isuzu panther dengan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
2. Bagaimana perbandingan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
1. Waktu
Penelitian dilaksanakan tanggal 11-12 April 2016.
2. Tempat Pelaksanaan
Adapun tempat pelaksanaan penelitian dilakukan di lab otomotif Gedung
E9 Lt 1 Teknik Mesin UNNES.
B. Desain Penelitian
Pada penelitian ini, desain penelitian yang digunakan adalah desain
eksperimen karena dalam penelitian ini injektor bahan bakar mesin diesel
divariasikan untuk kemudian dilakukan pengujian konsumsi bahan bakar terhadap
solar dan solar dex.
Tabel 3.1 Desain Penelitian
Kelompok
Perlakuan
Observasi
(group)
(treatment)
(hasil)
A
B
H1
H2
Keterangan:
A = Kelompok eksperimen solar dan solar dex.
B = Variasi Injektor.
H1 = Konsumsi bahan bakar solar dengan variasi putaran mesin 1000,1500
dan 2000 rpm.
H2 = Konsumsi bahan bakar solar dex dengan variasi putaran mesin
1000,1500 dan 2000 rpm.
C. Alat dan Bahan Penelitian
1. Alat
a. Tachometer
Untuk mengetahui besarnya putaran mesin menggunakan tachometer
dengan merk Krisbow KW60-303.
Gambar 3.1 Tachometer Krisbow KW60-303
b. Multitester
Alat untuk mengukur tegangan AC atau DC, kuat arus, nilai hambatan dan
mengecek kapasitor dan transistor pada tipe tertentu.
c. Hidrometer
Berfungsi untuk mengukur berat jenis elektrolit baterai (accu).
d. Buret
Buret yang digunakan berkapasitas 50cc.
Gambar 3.2 Buret
e. Stopwatch
Stopwatch yang digunakan untuk mengetahui berapa lama waktu
konsumsi bahan bakar ialah stopwatch yang ada pada handphone Nokia 110.
Gambar 3.3 Nokia 110
f. Nozzle tester
Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya tekanan injektor sehingga
didapat tekanan yang sesuai.
Gambar 3.4 Nozzle Tester
g. Mesin diesel
Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin diesel Isuzu
Panther C223.
Gambar 3.5 Mesin Diesel Isuzu Panther C223
Spesifikasi mesin:
1) Jenis
: Mesin diesel
2) Tipe
: 4 Langkah
3) Merk
: isuzu panther c223
4) Daya mesin
: 5 HP
5) Pelumasan
: Gear pump
6) Starting mesin
: Manual engkol
7) Pendingin
: Air
8) Sistem pendinginan : pendingin radiator
9) Tekanan kompresi
: 120 – 150 Kg/cm2
h. Satu set toolbox
Peralatan yang ada dalam toolbox meliputi :
1) Kunci pas
2) Kunci ring
3) Obeng positif dan negatif
4) Tang
5) Kunci T
Gambar 3.6 Toolbox
D. Parameter Penelitian
Adapun parameter dalam penelitian ini adalah:
1. Variabel Independen
Variasi putaran mesin 1000, 1500 dan 2000 rpm dengan variasi injeksi 90,
110, 130, 150 dan 170 bar.
2. Variabel Dependen
a. Konsumsi bahan bakar solar.
b. Konsumsi bahan bakar solar dex.
E. Metode Pengambilan Data
Metode pengumpulan data yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu
melalui metode eksperimen yang kemudian dianalisa dengan variasi injektor yang
dilakukan terhadap konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
1. Skema Penelitian
Gambar 3.7 Skema Penelitian
a. Prosedur Eksperimen
1) Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian
Mulai
Kalibrasi dan tes alat
Tune up mesin
Pengujian pada mesin diesel
Variasi tekanan injektor
(kg/cm2) : 90, 110, 130,
170 berbahan
Gambar150
3.8 dan
diagram
alir proses penelitian
bakar solar
Variasi tekanan Tekanan
Variasi
injektortekanan
(kg/cm2injektor
) : 90,
2
(kg/cm
)
:
90,
110,
130,
110, 130, 150 dan 170
150 dan 170 berbahan
bakar solar dex
b. Proses penelitian
1500
2000
1000
1. Penyetelan tekanan injektor.
rpm
rpm
rpm
1000
rpm
1500
rpm
2000
rpm
a) Lepaskan injector nozzle dari silinder mesin dengan memakai kunci pas
kemudian pasangkan pada alat tester injector.
Konsumsi bahan bakar
b) Lakukan pembuangan udara yang ada pada saluran tester dengan
Analisis data
menggerakkan tuas sampai solar keluar pada sambungan pipa.
Kesimpulan
c) Pengungkit tangan (hand tester) pada tester injector digunakan untuk
Selesai
mengetes dan menyetel tekanan penyemprotan bahan bakar solar yang
dikeluarkan oleh injector nozzle. Tekanan penyemprotan bahan bakar 90, 110,
130, 150 dan 170 bar.
d) Setela tekanan penyemprotan injector nozzle dengan merubah - rubah sekrup
pengatur atas pegas penekan dengan menggunakan obeng negatif. Dengan
merubah dan mengatur sekrup pengatur, tekanan penyemprotan bahan bakar
akan berubah besarnya tekanan penyemprotan bahan bakar.
e) Tuas pengungkit tester harus digerakkan dengan perlahan - lahan pada waktu
menyetel tekanan penyemprotan bahan bakar.
2. Proses pengujian
Untuk pengujian dilakukan tiga variasi tekanan injektor dengan
menggunakan bahan bakar solar. Variasi tekanan injektor yang telah ditentukan
adalah 1, 2 dan 3. Adapun prosedur pengujian adalah sebagai berikut:
a) Persiapan kalibrasi dan tes alat pengujian.
b) Memasukkan bahan bakar solar ke gelas pengukur.
c) Menghidupkan mesin diesel.
d) Tune up mesin.
e) Lakukan pengujian dengan putaran mesin 1000 rpm.
f) Mengubah tekanan injektor dengan tekanan sebesar 90 bar.
g) Mengulangi langkah (e-f) dengan mengatur putaran mesin sebesar 1500 rpm.
h) Mengulangi langkah (e-f) dengan putaran mesin sebesar 2000 rpm.
i) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 110 bar.
j) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 130 bar
k) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 150 bar
l) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 170 bar
m) Lakukan pencatatan data konsumsi bahan bakar solar disetiap langkahnya.
n) Ulangi langkah (e-m) sebagai data uji ke dua.
o) Menghidupkan mesin sampai solar yang ada didalam mesin habis.
p) Mematikan mesin
q) Ulangi langkah (e-l) dengan bahan bakar solar dex.
r) Lakukan pencatatan data konsumsi bahan bakar solar dex.
s) Ulangi langkah (e-m) dengan mencatat data uji ke dua dengan bahan bakar
solar dex.
t) Turunkan putaran mesin hingga 700 rpm.
u) Mematikan mesin.
c. Data pengujian
Tabel 3.2 Pengujian pada Bahan Bakar Solar
Tekanan
Injektor
(bar)
1
Rpm 1000
Rpm 1500
Rpm 2000
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
2
Rata
1
2
Rata
1
2
Rata
90
110
130
150
170
Tabel 3.3 Pengujian pada Bahan Bakar Solar Dex
Tekanan
Injektor
(bar)
1
90
Rpm 1000
Rpm 1500
Rpm 2000
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
2
Rata
1
2
Rata
1
2
Rata
110
130
150
170
F. Analisis Data
Penelitian ini menggunakan teknik analisis deskriptif yaitu dengan
mengamati secara langsung hasil eksperimen kemudian menyimpulkan dan
menentukan hasil penelitian yang telah dilakukan dengan grafik. Data yang
didapatkan yaitu unjuk kerja mesin diesel berupa konsumsi bahan bakar pada
mesin diesel dengan variasi tekanan injektor berbahan bakar solar dan solar dex.
Data yang didapatkan dari hasil penelitian kemudian dimasukkan ke dalam
tabel dan ditampilkan ke dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisis dan
ditarik kesimpulan. Tabel dan grafik akan menampilkan informasi seberapa besar
pengaruh variasi tekanan injektor pada mesin diesel berbahan bakar solar dan
solar dex terhadap konsumsi bahan bakar.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Berikut adalah data hasil penelitian pengaruh tekanan pembukaan injektor
terhadap konsumsi bahan bakar solar dan solar dex dengan variasi putaran yang
dilakukan adalah 1000, 1500 dan 2000 rpm.
1.
Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi
Bahan Bakar Solar
Hasil data penelitian konsumsi bahan bakar yang didapatkan dengan lima
variasi tekanan injektor 90, 110, 130, 150, 170 bar dan variasi putaran 1000, 1500,
2000 rpm adalah sebagai berikut.
Tabel 4.1 Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar
Tekanan
pembukaan nozzle
(Bar)
Konsumsi Bahan Bakar Solar (cc/waktu)
Putaran Mesin
1000 rpm
Putaran Mesin
1500 rpm
Putaran Mesin
2000 rpm
90
19,41
24,69
32,78
110
15,15
22,72
31,25
130
15,33
22,22
27,39
150
14,81
21,97
27,02
170
16,12
21,73
25,64
Konsumsi Bahan Bakar Solar
160
25.64
konsumsi bahan bakar
cc/menit
140
120
100
80 16.12
60 14.81
15.33
40
15.15
20 19.41
0
1000
21.73
21.97
22.22
27.02
27.39
31.25
22.72
24.69
1500
170
150
130
110
90
32.78
2000
putaran mesin
Gambar 4.1 Grafik Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar
Pada Gambar 4.1 didapat konsumsi bahan bakar terendah didapatkan pada putaran
mesin 1000 dengan tekanan pembukaan injektor 150 bar. Bahan bakar solar sebanyak 14,81
cc habis dalam waktu 1menit dan konsumsi paling tinggi adalah pada tekanan pembukaan
injektor 90 dengan putaran mesin 2000rpm. Pada variasi ini, dalam 32,78cc habis dalam
waktu 1menit.
2.
Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar Dex.
Hasil data penelitian konsumsi bahan bakar yang didapatkan dengan lima
variasi tekanan injektor 90, 110, 130, 150, 170 bar dan variasi putaran 1000rpm,
1500rpm, 2000 rpm adalah sebagai berikut:
Tabel 4.2 Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar Dex
Tekanan
pembukaan nozzle
(Bar)
Konsumsi Bahan Bakar Solar Dex (cc/waktu)
Putaran Mesin
1000 rpm
Putaran Mesin
1500 rpm
Putaran Mesin
2000 rpm
90
14.18
19.04
28.1
110
13.88
18.86
25.64
130
13.51
18.51
25
150
13.42
17.69
22.72
170
13.89
16.94
22.47
konsumsi bahan bakar
cc/waktu
konsumsi Bahan Bakar Solar Dex
140
120
22.47
100
22.72
80
13.15
60 13.42
40 13.51
13.88
20 14.18
0
1000
16.94
17.69
18.51
18.86
19.04
1500
25
25.64
28.1
170
150
130
110
90
2000
putaran mesin (rpm)
Gambar 4.2 Gambar Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar Dex
Pada Gambar 4.2 didapat konsumsi bahan bakar terendah didapat pada putaran mesin
1000 dengan tekanan pembukaan injektor 150 bar. Bahan bakar solar dex sebanyak 13,42cc
habis dalam waktu 1 menit. Konsumsi bahan bakar tertinggi ada pada putaran mesin
2000rpm dengan tekanan pembukaan injektor 90 bar, karena dalam 28,1cc habis dalam waktu
1menit.
3. Perbandingan Pengujian Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi
Bahan Bakar Solar dan Solar Dex.
Konsumsi Bahan Bakar Solar dan Solar Dex
300
25.64
konsumsi bahan bakar
cc/menit
250
200
150
16.12
13.15
14.81
13.42
100
15.33
13.51
15.15
50
13.88
19.41
14.18
0
1000
21.73
16.94
21.97
22.22
22.72
17.69
18.51
18.86
24.69
19.04
1500
22.47
27.02
22.72
27.39
25
31.25
25.64
32.78
Solar 170
Solar Dex 170
Solar 150
Solar Dex 150
Solar 130
Solar Dex 130
Solar 110
Solar Dex 110
Solar 90
Solar Dex 90
28.1
2000
putaran mesin
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Pengujian Tekanan Pembukaan Injektor Terhadap
Konsumsi Bahan Bakar Solar dan Solar Dex.
B. Pembahasan
Analisis pengaaruh variasi tekanan pembukaan injektor terhadap bahan bakar
solar dan solar dex adalah sebagai berikut:
1.
Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor Terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar
Hasil penelitian menunjukkan adanya hubungan antara variasi tekanan injektor
90 bar, 110 bar, 130 bar, 150 bar dan 170 bar terhadap konsumsi bahan bakar dengan
variasi putaran 1000 rpm, 1500 rpm dan 2000 rpm. Sesuai standar yang ada pada
mesin Isuzu Panther C223 yang kami gunakan untuk penelitian, standar tekanan
injektor berkisar antara 120-150 bar. Pada pengujian yang telah kami lakukan, pada
tekanan injektor 90 bar terjadi tetesan solar pada lubang injektor, selain itu asap pada
gas buang pembakaran menjadi lebih banyak. Hal itu menyebabkan bahan bakar
terbuang karena tidak terbakar secara sempurna yang berakibat pada konsumsi bahan
bakar menjadi tinggi. Pada variasi tekanan injektor 110 bar, bahan bakar mulai sedikit
mengabut dan namun masih ada tetesan bahan bakar, namun hanya sedikit. Hal ini
menunjukkan bahwa masih ada bahan bakar yang tidak akan terbakar sempurna
didalam ruang bakar. Pada tekanan pembukaan injektor 130 bar, injeksi bahan bakar
tidak terjadi tetesan pada ujung lubang jarum injektor, namun pengabutan belum
membentuk molekul halus, sehingga kurang maksimal dalam ruang pembakaran.
Pada tekanan pembukaan 150 bar, injeksi bahan bakar mengabut mengerucut dan
membentuk molekul halus. Pada tekanan injektor ini juga tidak ada tetesan bahan
bakar, sehingga didapat hasil konsumsi bahan bakar solar paling rendah. Pada
tekanan injektor 170 bar, molekul pengabutan semakin halus, namun membutuhkan
tekanan yang cukup besar pada pompa injeksi bahan bakar, sehingga akan
mempengaruhi kinerja mesin sebagai penggerak pompa. Hal itu mengakibatkan
konsumsi bahan bakar menjadi semakin tinggi, kerana kerja yang dihasilkan lebih
besar.
2. Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar dex
Pembahasan berikutnya adalah mengenai konsumsi bahan bakar solar dex solar dex,
dengna menggunakan variasi yang sama, konsumsi bahan bakar terendah terdapat pada
tekanan pembukaan injektor 90 bar. Bahan bakar solar dex sebanyak 13,42cc habis dalam
waktu 1 menit. Konsumsi bahan bakar tertinggi ada pada putaran mesin 2000rpm dengan
tekanan pembukaan injektor 90 bar, karena dalam 28,1cc habis dalam waktu 1menit.
Analisa kami, hal ini terjadi, merujuk pada penelitian Arifin dan Santoso (2008) yang
menyatakan bahwa peningkatan tekanan injeksi mempengaruhi ignition delay pada proses
pembakaran motor diesel, dimana semakin tinggi tekanan injeksi bahan bakar, maka puncak
rate of heat release akan semakin mendekati titik mati atas, sehingga bahan bakar yang
terbakar akan sempurna, karena terjadi pengabutan bahan bakar yang maksimal di dalam
ruang bakar. Pada tekanan 90 bar, 110 bar dan 130 bar, fenomena yang terjadi pada injektor
hampir sama dengan saat dilakukan pengujian terhadap bahan bakar solar. Pada pembukaan
150 bar, terjadi pengabutan bahan bakar yang halus, dan sudut yang lebih lebar dalam
pengabutannya, sehingga bahan bakar akan terbakar sempurna. Pada tekanan ini, solar dex
mencapai titik pembakaran yang tinggi, sehingga didapat konsumsi bahan bakar yang rendah.
Fenomena lain juga terjadi pada pengujian ini, dimana pada tekanan 170 bar, konsumsi bahan
bakar kembali naik, yaitu sebesar 13,81cc tiap menit denganputaran mesin 1000 rpm. Hal ini
terjadi karena bahan bakar terbakar sebelum mencapai titik mati atas, selain itu kerja injektor
juga membutuhkan tekanan yang lebih besar untuk menyemprotkan bahan bakar, sehingga
berpengaruh pada putaran dan kerja mesin sebagai penggerak pompa injeksi bahan bakar.
3. Perbandingan Pengujian Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar dan Solar Dex
Hasil penelitian berikutnya adalah perbandingan dari pengujian konsumsi bahan
bakar solar dan solar dex. Pada pengujian ini, konsumsi bahan bakar paling rendah terjadi
pada putaran mesin 1000rpm dan tekanan pembukaan injektor 150 bar. Namun, terjadi
fenomena dimana konsumsi bahan bakar solar dex lebih sedikit dibandingkan konsumsi
bahan bakar solar. Adanya penggunaan bahan bakar yang berbeda, , sehingga diperlukan
kesesuaian tekanan penyemprotan agar bahan bakar tersebut dapat terbakar sempurna.
Namun, pada pengujian ini konsumsi bahan bakar paling rendah terjadi pada tekanan injektor
yang sama. Hal ini karena bahan bakar dengan cetane yang lebih tinggi akan memiliki
periode penundaaan pengapian lebih pendek daripada bahan bakar dengan cetane yang lebih
rendah, sehingga lebih mudah terbakar. Pada penelitian yang dilakukakan oleh Tirtoatmodjo
dan Kristanto menyebutkan bahwa meningkatnya suhu dan tekanan udara yang masuk ke
ruang bakar akan berdampak terhadap penurunan laju pengkonsumsian bahan bakar.
Sehingga, dapat disimpulkan bahwa laju konsumsi konsumsi pada bahan bakar solar dex
lebih hemat, karena pada tekanan injektor yang sama, bahan solar dex telah mencapai
pembakaran sempurna.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Berdasakan data dari hasil penelitian hubungan antara variasi tekanan injektor
90 bar, 110 bar, 130 bar, 150 bar dan 170 bar terhadap konsumsi bahan bakar solar
dan solar dex dengan variasi putaran 1000 rpm, 1500 rpm dan 2000 rpm pada mesin
Isuzu Panther C223, dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Konsumsi bahan bakar solar paling hemat terdapat pada tekanan pembukaan
injektor 110 dan 130 bar dengan konsumsi bahan bakar sebanyak 20cc yang
habis dalam waktu 1,32 menit atau 80 detik. Sedangkan pada konsumsi bahan
bakar solar dex paling hemat terdapat pada tekanan pembukaan injektor 90
bar dengan konsumsi bahan bakar sebanyak 20cc habis dalam waktu 1,56
menit atau 93,6 detik.
2. Konsumsi bahan bakar antara solar cenderung lebih boros solar dengan perbandingan
waktu konsumsi bahan bakar yang lebih lama solar dex dari setiap pengujian.
B. SARAN
Perlu adanya kajian yang lebih luas meliputi torsi, daya, efisiensi termal, suhu ruang
bakar, dan emisi gas buang dengan variasi tekanan injektor guna mengetahui takanan injektor
yang paling sesuai pada mesin diesel.
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin konversi energi yang
banyak dipakai sebagai penggerak kendaran (otomotif) atau sebagai penggerak
peralatan industri (Sunyoto, 2008: 227). Motor 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. Motor
bakar bekerja dengan memanfaatkan energi kalor dari proses pembakaran menjadi
energi mekanik.
Pada tahun 1892 Rudolf Diesel (Jerman), membuat konsep sekaligus
membuat mesinnya dengan prinsip penyalaan kompresi atau sering kita kenal
motor diesel. Motor diesel merupakan bagian dari motor bakar torak dan disebut
pula dengan motor pembakaran dalam (internal combustion engine) (Ismanto,
2012: 1). Udara dimasukkan ke dalam silinder kemudian dikompresi sampai
temperaturnya naik. Sebelum piston mencapai titik mati atas, bahan bakar
disemprotkan sehingga terjadi proses pencampuran dengan udara bertemperatur
tinggi. Karena temperatur nyala bahan bakar tercapai, terjadilah proses penyalaan
sendiri, selanjutnya berlangsung proses pembakaran. Langkah tenaga terjadi pada
waktu piston mulai bergerak dari titik mati atas menuju titik mati bawah. Efisiensi
mesin Diesel sekitar 26,2 % menggunakan bahan bakar solar (Sunyoto, 2008:
236).
Sekarang ini, penggunaan bahan bakar mesin diesel sudah banyak variasi,
diantaranya adalah solar dan solar desk. Padahal, untuk kedua jenis bahan bakar
ini mempunyai titik nyala yang berbeda. Hal ini akan berpengaruh pada proses
pembakaran, karena setiap pembuatan mobil telah di memiliki standar pabrik
dengan keadaan titik kompresi yang sesuai bahan bakar yang akan digunakan.
Selain itu, faktor yang dapat mempengaruhi dalam prestasi motor diesel adalah
variasi tekanan injektor. Suplay bahan bakar menuju ruang bakar juga dapat
divariasikan guna memperoleh pengaturan yang tepat dengan bahan bakar yang
akan digunakan. Oleh karena itu, dalam praktikum ini penulis akan melakukan
pengujian terhadap variasi tekanan injektor menggunakan bahan bakar solar dan
solar dex. Dalam pengujian ini, diharapkan akan diperoleh data yang akan
ditampilkan secara grafik, sehingga dapat dianalisis fenomena yang terjadi dalam
penggunaan kedua bahan bakar dengan variasi tekanan injektor yang telah
ditentukan.
B. Identifiksi Masalah
Kendaraan bermotor khususnya yang bermesin diesel banyak digunakan
pada transportasi umum maupun pribadi, contohnya truk, bus, mobil dan mesinmesin lainnya. Untuk jenis mobil adalah kendaraan yang paling digemari sebagai
kendaraan transportasi pribadi. Di Indonesia, mesin diesel menggunakan bahan
bakar solar dan solar dex. Selain kedua bahan bakar tersebut, saat ini juga telah
dikembangkan motor diesel dengan bahan bakar alternatif lain, seperti biodiesel
dan bahan bakar campuran zat aditif lainnya.
Dalam motor diesel terdapat banyak sistem kerja yang terjadi, diantaranya
sistem pelumasan, sistem pendinginan, sistem pengapian dan sistem kelistrikan
body. Dalam sistem pengapian, terjadi proses konversi energi yang kemudian
digunakan untuk menggerakkan poros. Dalam penelitian ini, bahan bakar yang
digunakan adalah bahan bakar standart pertamina tanpa adanya penambahan.
Mesin diesel yang digunakan di Teknik Mesin Unnes adalah motor diesel 4
silinder dengan jenis isuzu panther C223 yang telah memenuhi syarat pengujian.
Ada banyak faktor yang dapat mempengaruhi dalam pengggunaan bahan
bakar tersebut, diantaranya terjadi pengaruh terhadap konsumsi bahan bakar, laju
kompresi dan emisi gas buangnya. Selain penggunaan bahan bakar, prestasi mesin
juga dipengaruhi oleh variasi injektor. Injektor itu sendiri digunakan sebagai
penyuplai bahan bakar ke ruang bakar. Oleh karena itu, dalam penelitian ini akan
diteliti pengaruh variasi tekanan injektor dengan menggunakan bahan bakar solar
dan solar dex.
C. Pembatasan Masalah
Karena cangkupan faktor yang mempengaruhi variasi tekanan injektor
pada motor diesel begitu luas, maka penelitian ini hanya dibatasi dengan
ketentuan sebagai berikut :
1. Jenis bahan bakar yang digunakan adalah solar dan solar dex
2. Variasi tekanan injektor yang digunakan adalah 90 Kg/cm 2, 110 Kg/cm2, 130
Kg/cm2, 150 Kg/cm2, 170 Kg/cm2.
3. Putaran mesin yang digunakan adalah 1000, 1500 dan 2000 rpm.
4. Mesin yang digunakan adalah mesin diesel isuzu panther C223.
5. Variasi yang dilakukan hanya terhadap konsumsi bahan bakar, tanpa ada
variable yang lain.
D. Rumusan Masalah
Atas dasar penentuan latar belakang dan identifikasi masalah di atas, maka
perumusan masalah yang diambil dalam penelitian ini adalah:
1. Bagaimana tekanan pembukaan injektor yang paling hemat pada mesin diesel
isuzu panther dengan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
2. Bagaimana perbandingan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
E. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui:
1. Mengetahui pembukaan injektor yang paling hemat pada mesin diesel isuzu
panther dengan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
2. Mengetahui perbandingan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
F. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Setelah mengetahui pengaruh variasi tekanan injektor pada mesin diesel
dengan konsumsi bahan bakar yang dihasilkan diharapkan dapat memberikan
informasi tentang seberapa besar pengaruh variasi tekanan injektor terhadap
konsumsi bahan bakar.
2. Sebagai acuan untuk penelitian selanjutnya dari variasi tekanan injektor pada
mesin diesel dengan bahan bakar solar ataupun solar dex.
BAB II
LANDASAN TEORI DAN KAJIAN PUSTAKA
A. Landasan Teori
1. Pengertian Motor Diesel
Motor diesel merupakan salah satu jenis motor bakar yang paling efisien
dan banyak digunakan pada sektor transportasi maupun penggunaan stasioner
(Santoso dan Arifin, 2008: 1). Pada internal combustion engine ini, proses
pembakaran dan penghasil tenaga berada pada satu tempat yaitu pada ruang bakar
(silinder). Proses pembakarannya terjadi karena adanya perubahan temperatur dan
tekanan pada ruang pembakaran, sehingga bahan bakar yang berbentuk kabut
halus yang disemprotkan atau diinjeksikan pada saat piston mencapai TMA (pada
langkah kompresi) dan bersinggungan dengan udara panas, maka akan menyala
dan terjadilah proses pembakaran dalam ruang bakar. Cara kerja mesin diesel
adalah melalui proses 2 adiabatik, yaitu melalui proses isobarik dan isokhorik
(Daryanto dan Setyabudi, 2003: 12). Perbedaan mendasar antara cara kerja mesin
diesel dan mesin bensin adalah pada diesel, bahan bakar disemprotkan keruang
pembakaran melalui nozel injektor sehingga ketika ruang bakar memiliki tekanan
yang sangat besar akan cukup panas untuk menyalakan bahan bakar secara
spontan. Mesin diesel dibedakan menjadi dua, yaitu mesin diesel 2 tak dan 4 tak
(Daryanto dan Setyabudi, 2003: 12).
2. Prinsip Kerja Motor Diesel
Motor diesel disebut dengan motor penyalaan kompresi (compression
ignition engine) karena penyalaaan bahan bakarnya diakibatkan oleh suhu
kompresi udara dalam ruang bakar ( Daryanto dan Setyabudi, 2003: 16). Prinsip
kerja mesin diesel 4 tak sebenarnya hampir sama dengan prinsip kerja engine otto,
yang membedakan adalah cara memasukkan bahan bakarnya. Pada motor diesel
bahan bakar di semprotkan langsung ke ruang bakar dengan menggunakan
injector. Dibawah ini adalah langkah dalam proses mesin diesel 4 tak :
a. Langkah Isap
Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB
(Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang
menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum, sehingga udara murni
langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara.
b. Langkah kompresi
Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup
tertutup.Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh
piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur, sehingga udara di
dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai
TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injektor yang berbentuk
kabut.
c. Langkah Tenaga
Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan
bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan
meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan
mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini
dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar).
d. Langkah Buang
Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan
kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka
sehingga udara sisa pembakaran akan didorong keluar dari ruang silinder menuju
exhaust manifold dan langsung menuju knalpot.
Gambar 2.1 Dasar Kerja Mesin Diesel
Sumber: Sunyoto, 2008: 235
Suhu udara di dalam ruang bakar naik hingga 700 - 900 0C, suhu udara
kompresi ini terletak diatas suhu nyala bahan bakar, kemudian bahan bakar
disemprotkan kedalam udara kompresi yang panas dan terbakar dengan
sendirinya. Saat terjadi pembakaran tekanan naik hingga 70 - 90 bar atau 70 - 90
kg/cm2. Cara kerja motor diesel: gas hasil pembakaran antara bahan bakar dan
udara merupakan energi panas yang mampu menggerakkan torak secara translasi
(energi mekanis) dan gerakan ini dihubungkan ke poros engkol melalui batang
torak sebagai penghubung, gerakan translasi torak akan menyebabkan gerak rotasi
poros engkol dan ini akan bergerak secara terus menerus selama terjadi proses
pembakaran pada ruang bakar. Siklus diesel dapat dilihat pada gambar di bawah
dengan proses yang terjadi pada siklus diesel adalah:
a. Proses 1-2: Langkah kompresi.
b. Proses 2-3: Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan.
c. Proses 3-4: Langkah ekspansi.
d. Proses 4-1: Proses pembuangan kalor pada volume konstan.
Gambar 2.2 Diagram P-V dan T-S
Sumber: Wijaya: 2009
3. Proses Pembakaran Mesin Diesel
Proses pembakaran menurut pandangan Daryanto dan Setyabudi (2003:
18) dibagi menjadi 4 periode, yaitu:
a. Periode 1: Pembakaran tunda (A-B)
Waktu pembakaran tertunda (ignition delay), pada periode ini disebut fase
persiapan pembakaran, karena partikel- partikel bahan bakar yang diinjeksikan
bercampur dengan udara di dalam silinder agar mudah terbakar.
b. Periode 2: Perambatan api (B-C)
Pada periode ini, campuran bahan bakar dan udara tersebut akan terbakar
dibeberapa tempat. Nyala api akan merambat dengan kecepatan tinggi sehingga
seolah-olah campuran bahan bakar terbakar sekaligus. Hali ini membuat tekanan
didalam silinder naik. Periode ini sering disebut pembakaran letup.
c. Periode 3 : Pembakaran langsung (C-D)
Akibat nyala api dalam silinder, maka bahan bakar yang diinjeksikan
langsung terbakar. Pembakaran langsung ini dapat dikontrol dari jumlah bahan
bakar yang diinjeksikan, sehingga periode ini sering disebut pembakaran control
d. Periode 4 : Pembakaran lanjut (D-E)
Injeksi berakhir dititik D, ketika injeksi berakhir, bahan bakar belum terbakar
semua namun, pembakaran masih tetap berlangsung. Bila pembakaran lanjut
terlalu lama, temperature gas buang akan tinggi dan menyebabkan temperatur
gas buang akan tinggi sehingga efisiensi panas turun.
Gambar 2.3 Proses Pembakaran Mesin Diesel
Sumber: Daryanto: Setyabudi, 2003: 78
4. Komponen Mesin
Dalam mesin diesel terdapat bagian-bagian dari blok mesin yang saling
berkaitan untuk dapat beropersi, berikut adalah komponen dan fungsinya:
Gambar 2.4 Komponen Mesin
Sumber: Anonim, 2013 :
a. Blok silinder
Sebagai tempat untuk menghasilkan energi panas dari proses pembakaran.
b. Torak (Piston)
Berfungsi memindahkan tenaga yang diperoleh dari pembakaran keporos
engkol (crank shaft) melalui batang piston(connecting rod).
c. Cincin Torak (Ring Piston)
Mencegah kebocoran gas saat langkah kompresi dan usaha.
d. Batang Torak
Menerima tenaga dari piston yang diperoleh dari pembakaran dan
meneruskannya keporos engkol.
e. Poros Engkol
Mengubah gerak turun naik piston menjadi gerak putar yang akhirnya
menggerakkan roda kendaraan
f. Bantalan (Bearing)
Berfungsi mencegah keausan dan mengurangi gesekan pada poros engkol.
g. Roda Penerus (Flywheel)
Berfungsi menyimpan tenaga putar (inertia) yang dihasilkan pada langkah
usaha, agar poros engkol tetap berputar terus pada langkah lainnya.
h. Katup (Valve)
Berfungsi membuka dan menutupnsaluran masuk dan saluran buang.
i. Pegas Katup
Berfungsi mengemblikan katup pada kedudukan semula.
j. Poros Nok (Camshaft)
Berfungsi untuk meneruskan pada poros engkol oleh roda gigi pengaturan
waktu mengoperasikan waktu pengoperasian katup pemasukan dan katup buang.
k. Karter (Crankcase)
Berfungsi menyatukan silinder, torak, dan poros engkol, melindungi semua
bagian yang bergerak dan bantalannya dan merupakan reservoir bagi minyak
pelumas.
l. Saringan Oli (Oil filter).
Berfungsi membersihkan solar dari kotoran dan memisahkan air yang
terbawa dalam aliran solar.
m. Pompa Injeksi (Injection pump)
Berfungsi memberikan tekanan pada solar yang akan diinjeksikan atau
disemprotkan oleh nozzle.
n. Glow plug
Berfungsi memanaskan ruang bakar dan mempunyai tiga tipe glow plug
yakni: tipe biasa, self temperature controlling, tipe tegangan rendah untuk super
glow plug biasa.
o. Injection Nozzle
Berfungsi untuk menyemprotkan dan mengabutkan bahan bakar.
p. Main Combustion Chamber
Berfungsi sebagai tempat ruang bakar tempatnya nozzle menyemprotkan
bahan bakar.
q. Intake Manifold
Berfungsi untuk mendistribusikan bahan bakar dan udara campuran yang
merata dalam silinder.
r. Exhaust Manifold
Berfungsi.menampung gas bekas dari semua silinder dan mengalirkan gas
tersebut ke pipa buang.
5. Injektor
Pada mesin diesel, alat yang berfungsi untuk menyuplai bahan bakar
disebut injektor. Fungsi dari injektor tersebut adalah menyemprotkan bahan bakar
yang telah menjadi kabut ke dalam ruang pembakaran (ismanto, 2012: 26).
Beberapa persyaratan yang harus dipenuhi oleh sistem injeksi adalah
sebagai berikut:
a. Pengaturan waktu yang layak dari injeksi bahan bakar pada saat yang
diperlukan untuk mendapatkan daya maksimum dari bahan bakar dan
penghematan bahan bakar serta pembakaran yang sempurna.
b. Kecepatan yang sesuai dari injeksi bahan bakar adalah banyaknya bahan
bakar yang dinjeksikan ke dalam ruang silinder dalam satuan waktu atau
satu derajat dari perjalanan poros engkol. Jika kecepatan tinggi, maka
jumlah bahan bakar tertentu akan diinjeksikan dalam waktu yang
singkata atau dalam jumlah derajat yang kecil dari poros engkol.
c. Pengkabutan yang baik dari bahan bakar disesuaikan dengan bentuk ruang
bakar, karen setiap bentuk ruang bakar berbeda, ada yang memerlukan
kabut yang sangat halus dan ada yang memerlukan kabut kasar.
Pengkabutan yang baik akan mempermudah pengawalan pembakaran
dan menjamin bahwa setiap butiran kecil dari bahan bakar dikelilingi
oleh partikel oksigen yang dapat bercanpur dengan bahan bakar.
d. Distribusi yang baik dari bahan bakar dalam ruang pembakaran harus
sedemikian rupa, sehingga bahan bakar akan menyusup keseluruh bagian
ruang bakar yang berisi oksigen untuk pembakaran, kalau bahan bakar
tidak didistribusikan dengan baik, maka sebagian dari oksigen yang
tersedia tidak akan dimanfaatkan dan keluaran daya mesin akan rendah.
6.
Cara Kerja Injektor
Cara kerja sistem injeksi dalam penyuplaian bahan bakar pada motor
diesel adalah:
a. Bahan bakar bertekanan tinggi mengalir dari pompa injeksi melalui
saluran minyak pada nozzle holder menuju ke oil pool pada bagian bawah
nozzle body.
Gambar 2.5 Sebelum Penginjeksian
Sumber: Anonim, 2014: 188
b. Penginjeksian bahan bakar terjadi bila tekanan bahan bakar pada oil
pool naik, sehingga menekan permukaan ujung needle. Bila tekanan bahan
bakar melebihi kekuatan pegas, maka nozzle needle akan terdorong ke atas
dan menyebabkan nozzle needle akan terlepas dari nozzle body. Kejadian
ini menyebabkan nosel menyemprotkan bahan bakar ke dalam ruang
bakar.
Gambar 2.6 Penginjeksian
Sumber: Anonim 2014: 189
c. Jika pompa penginjeksi berhenti mengalirkan bahan bakar, maka tekanan
bahan bakar turun dan tekanan pegas mengembalikan nozzle needle ke
posisi semula.
Pada saat needle tertekan
bakar,
sehingga
kuat, nozzle body seat akan
menutup
saluran bahan
proses penginjeksian
akan
berhenti.
Sebagian bahan bakar yang tersisa diantara nozzle needle dan
nozzle body antara pressure pin dan nozzle holder akan melumasi semua
komponen dan kembali pada keadaan awal. needle dan nozzle body antara
pressure pin dan nozzle holder akan
kembali pada keadaan awal.
melumasi semua komponen
dan
Gambar 2.7 Akhir Penginjeksian
Sumber: Anonim 2014: 190
7. Alat Ukur
Dalam melakukan pekerjaan penyetelan kendaraan, ada beberapa peralatan
alat ukur yang dapat digunakan, diantaranya:
a. Multitester
Multitester adalah alat pengetes kelistrikan. Penggunaannya sangat luas
sekali untuk mengukur tegangan arus DC dan AC, tahanan serta untuk memeriksa
hubungan kelistrikan dari suatu komponen.
Gambar 2.8 Multitester
Sumber: Anonim, 2014: 30
b. Hidrometer
Hidrometer adalah alat yang digunakan untuk mengukur berat jenis
elektrolit dalam aki. Ketika aki digunakan untuk starter, lampu, dan terjadi reaksi
pengosongan atau baterai mengeluarkan arus listrik yang menyebabkan asam
sulfat sedikit demi sedikit berubah menjadi H2O, sehingga berat jenis turun
karena konsentrasi elektrolitnya berkurang.
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Beberapa penelitian yang telah dilakukan terkait pengaruh variasi injektor
dengan bahan bakar solar dan solar dex adalah sebagai berikut:
Penelitian berkaitan dengan pengaruh variasi injektor dengan bahan bakar solar
telah dilakukan oleh Rakhmawati (2007: 54) dengan judul penelitian Pengaruh
Variasi Tekanan Injeksi Pada Unjuk Kerja Motor Diesel dengan Bahan Bakar
Alternatif Biodiesel Minyak Biji Kapuk (Klenteng Kapuk). Dalam penelitian ini
terlihat bahwa terjadi pada tekanan injeksi yang lebih tinggi maka membuat
konsumsi bahan bakar menjadi lebih hemat, namun sebaliknya daya mesin diesel
akan menurun. Pada penelitian ini, daya tertinggi terjadi pada saat putaran mesin
maksimal yaitu 2400 rpm dan tekanan injeksi 15Mpa.
Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Ismanto (2012:31)
dengan judul Analisis Variasi Tekanan Pada Injektor Terhadap Performance (Torsi
Dan Daya) pada Motor Diesel. Disimpulkan bahwa, nilai torsi tertinggi pada
tekanan 18 MPa pada putaran 1980 rpm sebesar 9,81 Nm sedangkan nilai torsi
terendah terjadi pada tekanan 16 Mpa pada putaran 1250 rpmsebesar 3,92 Nm.
Terjadi kenaikan daya pada putaran 1000-1750 rpm dan tekanan 13 Mpa namun
pada putaran 1960 daya yang dihasilkan tetap.
Penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan penelitian ini adalah
penelitian dari Tirtoatmodjo dan Kristanto yang menyimpulkan bahwa, dengan
meningkatkan suhu dan tekanan udara yang masuk ke ruang bakar akan
berdampak terhadap penurunan laju pengkonsumsian bahan bakar. Terdapat suatu
hubungan yang signifikan antara kerja mekanis yang dinyatakan dengan daya
motor yang dihasilkan, laju konsumsi bahan bakar dengan efisiensi termis dan
efisiensi termis berbanding terbalik terhadap laju konsumsi bahan bakarspesifik.
Kaitanya dengan penelitian ini adalah selain dengan variasi injektor, konsumsi
bahan bakar juga dipengaruhi oleh efisiensi termis mesin diesel yang digunakan.
Penelitian selanjutnya yang berkaitan dengan penelitian ini adalah
penelitian dari Arifin dan Santoso (2008), menyimpulkan bahwa, Peningkatan
tekanan injeksi mempengaruhi ignition delay pada proses pembakaran motor
diesel, dimana semakin tinggi tekanan injeksi bahan bakar maka puncak rate of
heat release akan semakin mendekati titik mati atas.
C. Kerangka Pikir
Motor diesel merupakan bagian motor bakar yang porses kerjanya bahan
bakarnya menggunakan pengabutan udara. Hampir setiap moda transportasi
menggunakan mesin diesel. Mesin diesel biasanya digunakan untuk kendaraan
yang membutuhkan tenaga besar. Tentu hal ini berkaitan dengan konsumsi bahan
bakar yang digunakan. Pada sistem pembakaran, mesin diesel menggunakan
campuran udara dan bahan bakar bertekanan tinggi untuk diubah menjadi energi
mekanis.
Komponen terpenting dalam sistem pembakaran adalah tekanan bukaan
injektor, yang berfungsi menyemprotkan bahan bakar ke dalam ruang bakar. Oleh
karena itu, dalam penelitian ini akan dilakukan pengujian terhadap variasi tekanan
90 Kg/cm2, 110 Kg/cm2, 130 Kg/cm2, 150 Kg/cm2, 170 Kg/cm2. Hasil penelitian
yang diperoleh akan ditampilkan dalam bentuk grafik untuk kemudian dianalisis
sehingga kita dapat mengetahui tekanan injeksi yang tepat dalam motor diesel
isuzu panther c223.
Penggunaan mesin diesel
Pengaruh variasi tekanan injektor terhadap
konsumsi bahan bakar solar dan solar dex
Mengetahui variasi tekanan
injektor yg paling irit dengan
Mengetahui perbandingan
Pengujian variasi injektor
konsumsi bahan bakar solar dan
konsumsi antara solar dan solar dex
terhadap
bahan
bakar
Tekanan konsumsi
injektor yang
tepat
solar dex
Gambar 2.9 Skema Kerangka Berpikir
D. Hipotesis Penelitian
Berdasarkan kajian pada pembahasan yang telah dipaparkan, hipotesis dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Bagaimana tekanan pembukaan injektor yang paling hemat pada mesin diesel
isuzu panther dengan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
2. Bagaimana perbandingan konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
BAB III
METODE PENELITIAN
A. Waktu dan Tempat Penelitian
1. Waktu
Penelitian dilaksanakan tanggal 11-12 April 2016.
2. Tempat Pelaksanaan
Adapun tempat pelaksanaan penelitian dilakukan di lab otomotif Gedung
E9 Lt 1 Teknik Mesin UNNES.
B. Desain Penelitian
Pada penelitian ini, desain penelitian yang digunakan adalah desain
eksperimen karena dalam penelitian ini injektor bahan bakar mesin diesel
divariasikan untuk kemudian dilakukan pengujian konsumsi bahan bakar terhadap
solar dan solar dex.
Tabel 3.1 Desain Penelitian
Kelompok
Perlakuan
Observasi
(group)
(treatment)
(hasil)
A
B
H1
H2
Keterangan:
A = Kelompok eksperimen solar dan solar dex.
B = Variasi Injektor.
H1 = Konsumsi bahan bakar solar dengan variasi putaran mesin 1000,1500
dan 2000 rpm.
H2 = Konsumsi bahan bakar solar dex dengan variasi putaran mesin
1000,1500 dan 2000 rpm.
C. Alat dan Bahan Penelitian
1. Alat
a. Tachometer
Untuk mengetahui besarnya putaran mesin menggunakan tachometer
dengan merk Krisbow KW60-303.
Gambar 3.1 Tachometer Krisbow KW60-303
b. Multitester
Alat untuk mengukur tegangan AC atau DC, kuat arus, nilai hambatan dan
mengecek kapasitor dan transistor pada tipe tertentu.
c. Hidrometer
Berfungsi untuk mengukur berat jenis elektrolit baterai (accu).
d. Buret
Buret yang digunakan berkapasitas 50cc.
Gambar 3.2 Buret
e. Stopwatch
Stopwatch yang digunakan untuk mengetahui berapa lama waktu
konsumsi bahan bakar ialah stopwatch yang ada pada handphone Nokia 110.
Gambar 3.3 Nokia 110
f. Nozzle tester
Alat ini digunakan untuk mengukur besarnya tekanan injektor sehingga
didapat tekanan yang sesuai.
Gambar 3.4 Nozzle Tester
g. Mesin diesel
Mesin yang digunakan dalam penelitian ini adalah mesin diesel Isuzu
Panther C223.
Gambar 3.5 Mesin Diesel Isuzu Panther C223
Spesifikasi mesin:
1) Jenis
: Mesin diesel
2) Tipe
: 4 Langkah
3) Merk
: isuzu panther c223
4) Daya mesin
: 5 HP
5) Pelumasan
: Gear pump
6) Starting mesin
: Manual engkol
7) Pendingin
: Air
8) Sistem pendinginan : pendingin radiator
9) Tekanan kompresi
: 120 – 150 Kg/cm2
h. Satu set toolbox
Peralatan yang ada dalam toolbox meliputi :
1) Kunci pas
2) Kunci ring
3) Obeng positif dan negatif
4) Tang
5) Kunci T
Gambar 3.6 Toolbox
D. Parameter Penelitian
Adapun parameter dalam penelitian ini adalah:
1. Variabel Independen
Variasi putaran mesin 1000, 1500 dan 2000 rpm dengan variasi injeksi 90,
110, 130, 150 dan 170 bar.
2. Variabel Dependen
a. Konsumsi bahan bakar solar.
b. Konsumsi bahan bakar solar dex.
E. Metode Pengambilan Data
Metode pengumpulan data yang dilakukan dalam penelitian ini yaitu
melalui metode eksperimen yang kemudian dianalisa dengan variasi injektor yang
dilakukan terhadap konsumsi bahan bakar solar dan solar dex.
1. Skema Penelitian
Gambar 3.7 Skema Penelitian
a. Prosedur Eksperimen
1) Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian
Mulai
Kalibrasi dan tes alat
Tune up mesin
Pengujian pada mesin diesel
Variasi tekanan injektor
(kg/cm2) : 90, 110, 130,
170 berbahan
Gambar150
3.8 dan
diagram
alir proses penelitian
bakar solar
Variasi tekanan Tekanan
Variasi
injektortekanan
(kg/cm2injektor
) : 90,
2
(kg/cm
)
:
90,
110,
130,
110, 130, 150 dan 170
150 dan 170 berbahan
bakar solar dex
b. Proses penelitian
1500
2000
1000
1. Penyetelan tekanan injektor.
rpm
rpm
rpm
1000
rpm
1500
rpm
2000
rpm
a) Lepaskan injector nozzle dari silinder mesin dengan memakai kunci pas
kemudian pasangkan pada alat tester injector.
Konsumsi bahan bakar
b) Lakukan pembuangan udara yang ada pada saluran tester dengan
Analisis data
menggerakkan tuas sampai solar keluar pada sambungan pipa.
Kesimpulan
c) Pengungkit tangan (hand tester) pada tester injector digunakan untuk
Selesai
mengetes dan menyetel tekanan penyemprotan bahan bakar solar yang
dikeluarkan oleh injector nozzle. Tekanan penyemprotan bahan bakar 90, 110,
130, 150 dan 170 bar.
d) Setela tekanan penyemprotan injector nozzle dengan merubah - rubah sekrup
pengatur atas pegas penekan dengan menggunakan obeng negatif. Dengan
merubah dan mengatur sekrup pengatur, tekanan penyemprotan bahan bakar
akan berubah besarnya tekanan penyemprotan bahan bakar.
e) Tuas pengungkit tester harus digerakkan dengan perlahan - lahan pada waktu
menyetel tekanan penyemprotan bahan bakar.
2. Proses pengujian
Untuk pengujian dilakukan tiga variasi tekanan injektor dengan
menggunakan bahan bakar solar. Variasi tekanan injektor yang telah ditentukan
adalah 1, 2 dan 3. Adapun prosedur pengujian adalah sebagai berikut:
a) Persiapan kalibrasi dan tes alat pengujian.
b) Memasukkan bahan bakar solar ke gelas pengukur.
c) Menghidupkan mesin diesel.
d) Tune up mesin.
e) Lakukan pengujian dengan putaran mesin 1000 rpm.
f) Mengubah tekanan injektor dengan tekanan sebesar 90 bar.
g) Mengulangi langkah (e-f) dengan mengatur putaran mesin sebesar 1500 rpm.
h) Mengulangi langkah (e-f) dengan putaran mesin sebesar 2000 rpm.
i) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 110 bar.
j) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 130 bar
k) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 150 bar
l) Mengulangi langkah (e-h) dengan tekanan injektor sebesar 170 bar
m) Lakukan pencatatan data konsumsi bahan bakar solar disetiap langkahnya.
n) Ulangi langkah (e-m) sebagai data uji ke dua.
o) Menghidupkan mesin sampai solar yang ada didalam mesin habis.
p) Mematikan mesin
q) Ulangi langkah (e-l) dengan bahan bakar solar dex.
r) Lakukan pencatatan data konsumsi bahan bakar solar dex.
s) Ulangi langkah (e-m) dengan mencatat data uji ke dua dengan bahan bakar
solar dex.
t) Turunkan putaran mesin hingga 700 rpm.
u) Mematikan mesin.
c. Data pengujian
Tabel 3.2 Pengujian pada Bahan Bakar Solar
Tekanan
Injektor
(bar)
1
Rpm 1000
Rpm 1500
Rpm 2000
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
2
Rata
1
2
Rata
1
2
Rata
90
110
130
150
170
Tabel 3.3 Pengujian pada Bahan Bakar Solar Dex
Tekanan
Injektor
(bar)
1
90
Rpm 1000
Rpm 1500
Rpm 2000
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
Konsumsi
(20cc/Time)
2
Rata
1
2
Rata
1
2
Rata
110
130
150
170
F. Analisis Data
Penelitian ini menggunakan teknik analisis deskriptif yaitu dengan
mengamati secara langsung hasil eksperimen kemudian menyimpulkan dan
menentukan hasil penelitian yang telah dilakukan dengan grafik. Data yang
didapatkan yaitu unjuk kerja mesin diesel berupa konsumsi bahan bakar pada
mesin diesel dengan variasi tekanan injektor berbahan bakar solar dan solar dex.
Data yang didapatkan dari hasil penelitian kemudian dimasukkan ke dalam
tabel dan ditampilkan ke dalam bentuk grafik yang kemudian akan dianalisis dan
ditarik kesimpulan. Tabel dan grafik akan menampilkan informasi seberapa besar
pengaruh variasi tekanan injektor pada mesin diesel berbahan bakar solar dan
solar dex terhadap konsumsi bahan bakar.
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Hasil Penelitian
Berikut adalah data hasil penelitian pengaruh tekanan pembukaan injektor
terhadap konsumsi bahan bakar solar dan solar dex dengan variasi putaran yang
dilakukan adalah 1000, 1500 dan 2000 rpm.
1.
Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi
Bahan Bakar Solar
Hasil data penelitian konsumsi bahan bakar yang didapatkan dengan lima
variasi tekanan injektor 90, 110, 130, 150, 170 bar dan variasi putaran 1000, 1500,
2000 rpm adalah sebagai berikut.
Tabel 4.1 Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar
Tekanan
pembukaan nozzle
(Bar)
Konsumsi Bahan Bakar Solar (cc/waktu)
Putaran Mesin
1000 rpm
Putaran Mesin
1500 rpm
Putaran Mesin
2000 rpm
90
19,41
24,69
32,78
110
15,15
22,72
31,25
130
15,33
22,22
27,39
150
14,81
21,97
27,02
170
16,12
21,73
25,64
Konsumsi Bahan Bakar Solar
160
25.64
konsumsi bahan bakar
cc/menit
140
120
100
80 16.12
60 14.81
15.33
40
15.15
20 19.41
0
1000
21.73
21.97
22.22
27.02
27.39
31.25
22.72
24.69
1500
170
150
130
110
90
32.78
2000
putaran mesin
Gambar 4.1 Grafik Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar
Pada Gambar 4.1 didapat konsumsi bahan bakar terendah didapatkan pada putaran
mesin 1000 dengan tekanan pembukaan injektor 150 bar. Bahan bakar solar sebanyak 14,81
cc habis dalam waktu 1menit dan konsumsi paling tinggi adalah pada tekanan pembukaan
injektor 90 dengan putaran mesin 2000rpm. Pada variasi ini, dalam 32,78cc habis dalam
waktu 1menit.
2.
Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar Dex.
Hasil data penelitian konsumsi bahan bakar yang didapatkan dengan lima
variasi tekanan injektor 90, 110, 130, 150, 170 bar dan variasi putaran 1000rpm,
1500rpm, 2000 rpm adalah sebagai berikut:
Tabel 4.2 Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar Dex
Tekanan
pembukaan nozzle
(Bar)
Konsumsi Bahan Bakar Solar Dex (cc/waktu)
Putaran Mesin
1000 rpm
Putaran Mesin
1500 rpm
Putaran Mesin
2000 rpm
90
14.18
19.04
28.1
110
13.88
18.86
25.64
130
13.51
18.51
25
150
13.42
17.69
22.72
170
13.89
16.94
22.47
konsumsi bahan bakar
cc/waktu
konsumsi Bahan Bakar Solar Dex
140
120
22.47
100
22.72
80
13.15
60 13.42
40 13.51
13.88
20 14.18
0
1000
16.94
17.69
18.51
18.86
19.04
1500
25
25.64
28.1
170
150
130
110
90
2000
putaran mesin (rpm)
Gambar 4.2 Gambar Hasil Penelitian Konsumsi Bahan Bakar Solar Dex
Pada Gambar 4.2 didapat konsumsi bahan bakar terendah didapat pada putaran mesin
1000 dengan tekanan pembukaan injektor 150 bar. Bahan bakar solar dex sebanyak 13,42cc
habis dalam waktu 1 menit. Konsumsi bahan bakar tertinggi ada pada putaran mesin
2000rpm dengan tekanan pembukaan injektor 90 bar, karena dalam 28,1cc habis dalam waktu
1menit.
3. Perbandingan Pengujian Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi
Bahan Bakar Solar dan Solar Dex.
Konsumsi Bahan Bakar Solar dan Solar Dex
300
25.64
konsumsi bahan bakar
cc/menit
250
200
150
16.12
13.15
14.81
13.42
100
15.33
13.51
15.15
50
13.88
19.41
14.18
0
1000
21.73
16.94
21.97
22.22
22.72
17.69
18.51
18.86
24.69
19.04
1500
22.47
27.02
22.72
27.39
25
31.25
25.64
32.78
Solar 170
Solar Dex 170
Solar 150
Solar Dex 150
Solar 130
Solar Dex 130
Solar 110
Solar Dex 110
Solar 90
Solar Dex 90
28.1
2000
putaran mesin
Gambar 4.3 Grafik Perbandingan Pengujian Tekanan Pembukaan Injektor Terhadap
Konsumsi Bahan Bakar Solar dan Solar Dex.
B. Pembahasan
Analisis pengaaruh variasi tekanan pembukaan injektor terhadap bahan bakar
solar dan solar dex adalah sebagai berikut:
1.
Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor Terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar
Hasil penelitian menunjukkan adanya hubungan antara variasi tekanan injektor
90 bar, 110 bar, 130 bar, 150 bar dan 170 bar terhadap konsumsi bahan bakar dengan
variasi putaran 1000 rpm, 1500 rpm dan 2000 rpm. Sesuai standar yang ada pada
mesin Isuzu Panther C223 yang kami gunakan untuk penelitian, standar tekanan
injektor berkisar antara 120-150 bar. Pada pengujian yang telah kami lakukan, pada
tekanan injektor 90 bar terjadi tetesan solar pada lubang injektor, selain itu asap pada
gas buang pembakaran menjadi lebih banyak. Hal itu menyebabkan bahan bakar
terbuang karena tidak terbakar secara sempurna yang berakibat pada konsumsi bahan
bakar menjadi tinggi. Pada variasi tekanan injektor 110 bar, bahan bakar mulai sedikit
mengabut dan namun masih ada tetesan bahan bakar, namun hanya sedikit. Hal ini
menunjukkan bahwa masih ada bahan bakar yang tidak akan terbakar sempurna
didalam ruang bakar. Pada tekanan pembukaan injektor 130 bar, injeksi bahan bakar
tidak terjadi tetesan pada ujung lubang jarum injektor, namun pengabutan belum
membentuk molekul halus, sehingga kurang maksimal dalam ruang pembakaran.
Pada tekanan pembukaan 150 bar, injeksi bahan bakar mengabut mengerucut dan
membentuk molekul halus. Pada tekanan injektor ini juga tidak ada tetesan bahan
bakar, sehingga didapat hasil konsumsi bahan bakar solar paling rendah. Pada
tekanan injektor 170 bar, molekul pengabutan semakin halus, namun membutuhkan
tekanan yang cukup besar pada pompa injeksi bahan bakar, sehingga akan
mempengaruhi kinerja mesin sebagai penggerak pompa. Hal itu mengakibatkan
konsumsi bahan bakar menjadi semakin tinggi, kerana kerja yang dihasilkan lebih
besar.
2. Pengaruh Variasi Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar dex
Pembahasan berikutnya adalah mengenai konsumsi bahan bakar solar dex solar dex,
dengna menggunakan variasi yang sama, konsumsi bahan bakar terendah terdapat pada
tekanan pembukaan injektor 90 bar. Bahan bakar solar dex sebanyak 13,42cc habis dalam
waktu 1 menit. Konsumsi bahan bakar tertinggi ada pada putaran mesin 2000rpm dengan
tekanan pembukaan injektor 90 bar, karena dalam 28,1cc habis dalam waktu 1menit.
Analisa kami, hal ini terjadi, merujuk pada penelitian Arifin dan Santoso (2008) yang
menyatakan bahwa peningkatan tekanan injeksi mempengaruhi ignition delay pada proses
pembakaran motor diesel, dimana semakin tinggi tekanan injeksi bahan bakar, maka puncak
rate of heat release akan semakin mendekati titik mati atas, sehingga bahan bakar yang
terbakar akan sempurna, karena terjadi pengabutan bahan bakar yang maksimal di dalam
ruang bakar. Pada tekanan 90 bar, 110 bar dan 130 bar, fenomena yang terjadi pada injektor
hampir sama dengan saat dilakukan pengujian terhadap bahan bakar solar. Pada pembukaan
150 bar, terjadi pengabutan bahan bakar yang halus, dan sudut yang lebih lebar dalam
pengabutannya, sehingga bahan bakar akan terbakar sempurna. Pada tekanan ini, solar dex
mencapai titik pembakaran yang tinggi, sehingga didapat konsumsi bahan bakar yang rendah.
Fenomena lain juga terjadi pada pengujian ini, dimana pada tekanan 170 bar, konsumsi bahan
bakar kembali naik, yaitu sebesar 13,81cc tiap menit denganputaran mesin 1000 rpm. Hal ini
terjadi karena bahan bakar terbakar sebelum mencapai titik mati atas, selain itu kerja injektor
juga membutuhkan tekanan yang lebih besar untuk menyemprotkan bahan bakar, sehingga
berpengaruh pada putaran dan kerja mesin sebagai penggerak pompa injeksi bahan bakar.
3. Perbandingan Pengujian Tekanan Pembukaan Injektor terhadap Konsumsi Bahan
Bakar Solar dan Solar Dex
Hasil penelitian berikutnya adalah perbandingan dari pengujian konsumsi bahan
bakar solar dan solar dex. Pada pengujian ini, konsumsi bahan bakar paling rendah terjadi
pada putaran mesin 1000rpm dan tekanan pembukaan injektor 150 bar. Namun, terjadi
fenomena dimana konsumsi bahan bakar solar dex lebih sedikit dibandingkan konsumsi
bahan bakar solar. Adanya penggunaan bahan bakar yang berbeda, , sehingga diperlukan
kesesuaian tekanan penyemprotan agar bahan bakar tersebut dapat terbakar sempurna.
Namun, pada pengujian ini konsumsi bahan bakar paling rendah terjadi pada tekanan injektor
yang sama. Hal ini karena bahan bakar dengan cetane yang lebih tinggi akan memiliki
periode penundaaan pengapian lebih pendek daripada bahan bakar dengan cetane yang lebih
rendah, sehingga lebih mudah terbakar. Pada penelitian yang dilakukakan oleh Tirtoatmodjo
dan Kristanto menyebutkan bahwa meningkatnya suhu dan tekanan udara yang masuk ke
ruang bakar akan berdampak terhadap penurunan laju pengkonsumsian bahan bakar.
Sehingga, dapat disimpulkan bahwa laju konsumsi konsumsi pada bahan bakar solar dex
lebih hemat, karena pada tekanan injektor yang sama, bahan solar dex telah mencapai
pembakaran sempurna.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN
Berdasakan data dari hasil penelitian hubungan antara variasi tekanan injektor
90 bar, 110 bar, 130 bar, 150 bar dan 170 bar terhadap konsumsi bahan bakar solar
dan solar dex dengan variasi putaran 1000 rpm, 1500 rpm dan 2000 rpm pada mesin
Isuzu Panther C223, dapat disimpulkan sebagai berikut:
1. Konsumsi bahan bakar solar paling hemat terdapat pada tekanan pembukaan
injektor 110 dan 130 bar dengan konsumsi bahan bakar sebanyak 20cc yang
habis dalam waktu 1,32 menit atau 80 detik. Sedangkan pada konsumsi bahan
bakar solar dex paling hemat terdapat pada tekanan pembukaan injektor 90
bar dengan konsumsi bahan bakar sebanyak 20cc habis dalam waktu 1,56
menit atau 93,6 detik.
2. Konsumsi bahan bakar antara solar cenderung lebih boros solar dengan perbandingan
waktu konsumsi bahan bakar yang lebih lama solar dex dari setiap pengujian.
B. SARAN
Perlu adanya kajian yang lebih luas meliputi torsi, daya, efisiensi termal, suhu ruang
bakar, dan emisi gas buang dengan variasi tekanan injektor guna mengetahui takanan injektor
yang paling sesuai pada mesin diesel.