PENGARUH PERUBAHAN LOBE SEPARATION ANGLE TERHADAP DAYA DAN TORSI PADA SEPEDA MOTOR JUPITER Z 110 TAHUN 2007 SKRIPSI

  

PENGARUH PERUBAHAN LOBE SEPARATION ANGLE TERHADAP

DAYA DAN TORSI PADA SEPEDA MOTOR JUPITER Z 110 TAHUN

2007

SKRIPSI

  

Disusun Oleh:

TRI HARTADI

NIM. 111210435

FAKULTAS TEKNIK

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PONTIANAK

  

2015

LEMBAR PERSETUJUAN

  Yang bertanda tangan dibawah ini Dosen Pembimbing Skripsi, menerangkan bahwa : Nama : Tri Hartadi Nim : 111210435

  Judul : Pengaruh Perubahan Lobe Separation Angle Terhadap Daya dan Torsi Pada Sepeda Motor Jupiter Z 110 Tahun 2007

  Diperiksa Dan Disetujui : Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

  

(Gunarto, ST., M,Eng) (Eko Sarwono,ST.,MT)

NIDN.0009097301 NIDN. 0018106901

  Mengetahui Dekan Fakultas Teknik

  

(Aspiyansyah,ST.,M,Eng)

NIDN.0003077601

  LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

  Tugas akhir ini telah disidangkan dan dipertahankan didepan tim penguji tanggal

  28 Desember 2015 dan dapat diterima sebagai salah satu syarat akhir studi pada Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Pontianak.

  Tim Pembimbing

  Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II

  (Gunarto, ST.,M.Eng) (Eko Sarwono,ST.,MT) NIDN. 0009097301 NIDN. 0018106901 Tim Penguji

  Penguji I Penguji II

  (Ir. Zam Zami, MT) (Aspiyansyah, ST.,M.Eng) NIDN. 111015201 NIDN. 0003077601

  Pontianak, 28 Desember 2015 Universitas Muhammadiyah Pontianak

  Fakultas Teknik Dekan

  (Aspiyansyah, ST.,M.Eng) NIDN. 0003077601

  

PERNYATAAN

PENGARUH PERUBAHAN LOBE SEPARATION ANGLE TERHADAP

DAYA DAN TORSI PADA SEPEDA MOTOR JUPITER Z 110 TAHUN

2007

SKRIPSI

  Saya mengakui skripsi ini hasil kerja dari saya sendiri kecuali kutipan dan ringkasan yang sudah dicantumkan masing-masing sumbernya.

  Pontianak, 28 Desember 2015 TRI HARTADI

  111210435

  

MOTTO DAN PERSEMBAHAN

Motto

  Kegagalan bukan akhir dari segalanya, tetap berusaha, berdo’a dan tawakal kepada Allah SWT. Never give up!! Tetapkan pilihan jangan menyerah untuk mendapatkannya.

  Persembahan

  Untuk kedua orang tua dan kakak-kakak ku yang telah menjadi

   motivasi dan tiada henti memberikan dukungan dan do’a.

   terutama pembimbing yang tak pernah lelah dan sabar memberikan bimbingan.

  Terimakasih yang tak terhingga untuk dosen – dosen ku,

  Teman – teman angkatanku yang telah membantu, berbagi

   keceriaan dan melewati setiap suka dan duka selama kuliah, “tiada hari yang indah tanpa kalian semua”.

   Almamaterku.

  

ABSTRAK

  Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar pengaruh perubahan sudut LSA camshaft terhadap unjuk kerja mesin motor Yamaha Jupiter Z tahun 2007. Dengan variasi sudut LSA standar pabrik 103 , dan nilai perubahan LSA yang dimodifikasi yaitu 101 dan 105 . Metode pengujian kerja mesin dengan beban penuh (full open throtle valve) dengan posisi transmisi top gear. Analisis data dengan menggunakan deskriptif. Hasil menunjukan bahwa secara umum kinerja dengan menggunakan camshaft standar pabrik masih lebih baik dari pada camshaft modifikasi. Hal ini dibuktikan dengan torsi maksimal menggunakan camshaft standar 103 sebesar 8,81 Nm pada putaran 5660 rpm, untuk LSA modifikasi 101 sebesar 8,44 Nm pada putaran 7173 rpm dan untuk LSA modifikasi 105 sebesar 8,24 Nm pada putaran 7611 rpm. Daya efektif maksimal dihasilkan menggunakan camshaft standar 103 sebesar 9,2 HP pada putaran 8043 rpm, untuk LSA modifikasi 101 sebesar 9,0 HP pada putaran 7586 rpm dan untuk LSA modifikasi 105 sebesar 9,0 HP pada putaran 7892 rpm. Konsumsi bahan bakar spesifik yang maksimal dihasilkan dengan menggunakan

  

camshaft standar 103 sebesar 0,0628 kg/HP-jam, untuk LSA modifikasi 101

  sebesar 0,1267 kg/HP-jam dan untuk LSA modifikasi 105 sebesar 0,0701 kg/HP- jam. Kata Kunci: Camshaft, Lobe Separation Angle (LSA), Torsi, Daya, Konsumsi Bahan Bakar.

KATA PENGANTAR

  Alhamdulilah segala puji dan syukur kepada Allah SWT, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul

  “PENGARUH PERUBAHAN

LOBE SEPARATION ANGLE TERHADAP DAYA DAN TORSI PADA

SEPEDA MOTOR JUPITER Z 110 TAHUN 2007

  ” atas motivasi yang telah

  diberikan kepada penulis, oleh karena itu penulis banyak mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:

  1. Bapak Gunarto,ST.,M.Eng, sebagai pembimbing utama yang telah memberikan bimbingan dan arahan yang sangat berguna dalam menyelesaikan Tugas Ahir ini.

  2. Bapak Eko Sarwono.ST,.MT, sebagai pembimbing kedua yang banyak sekali memberikan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Ahir ini.

  3. Kedua Orang Tua tercinta, saudara dan seluruh keluarga besar yang menjadi dasar motivasi dalam menyelesaikan Tugas Ahir ini. Banyak sekali dukungan yang telah diberikan kepada penulis baik secara moril maupun materi.

  4. Anwar Syadad,ST dan Bapak Heru Hardijanto yang telah meluangkan waktu dan tenaga juga memberikan banyak pengetahuan dan ide ide kreatif kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Ahir ini.

  5. Kepada semua teman-teman di bengkel Kate Montor Maboer, yang telah banyak membantu dan membimbing penulis selama melaksanakan penelitian di Yogyakarta.

  6. Bapak Aspiyansyah.ST.,M.Eng dan Bapak Ir.Zam Zami.MT selaku tim penguji

  7. Seluruh Dosen Fakultas Teknik dan tenaga Dosen yang pernah mengajar di Fakultas Teknik yang sudah memberikan ilmu dari awal perkuliahan hingga sekarang.

  8. Seluruh pengurus Fakultas Teknik yang sudah memberikan pelayanan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Ahir ini

  9. Kepada sahabat khususnya kelas Teknik Mesin angkatan 2011, banyak suka duka yang telah dilalui semasa perkuliahan hingga sampai penulis menyelesaikan tugas ahir ini.

10. Kepala dan staf perpustakaan Universitas Muhamadiyah Pontianak yang telah membantu penulis dalam mencari referensi.

  Semoga tugas akhir ini bermanfaat bagi pengembangan motor bakar khususnya dan dapat menjadi contoh untuk penelitian-penelitian selanjutnya.

  Pontianak, 30 November 2015 Penulis

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL

HALAMAN PERSETUJUAN ...................................................................... i

HALAMAN PENGESAHAN ........................................................................ ii

HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................ iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN ................................................................. iv

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

KATA PENGANTAR .................................................................................... vi

DAFTAR ISI ................................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... x

DAFTAR TABEL .......................................................................................... xi

DAFTAR SIMBOL ........................................................................................ xii

BAB I PENDAHULUAN

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

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

  1.3.Batasan masalah................................................................................ 2

  1.4.Tujuan Penelitian .............................................................................. 3

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

  1.6.Metode Penelitian ............................................................................. 4

  1.6.1. Metode Literatur ..................................................................... 4

  1.6.2. Metode Observasi ................................................................... 4

  BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  2.1. Tinjauan Pustaka .............................................................................. 5

  2.2. Landasan Teori ................................................................................ 10

  2.2.1. Daya dan Torsi ....................................................................... 10

  2.2.2. Teori Dasar Motor Bakar ....................................................... 13

  2.2.3. Camshaft ................................................................................ 18

  2.2.4. Lobe Separation Angle .......................................................... 18

  2.2.5. Valve ..................................................................................... 20

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  3.1. Tempat dan Waktu Pelaksanaan ........................................................ 22

  3.2. Alat Uji Yang Digunakan .................................................................... 22

  3.3. Bahan dan Alat Penelitian ................................................................... 24

  3.3.1. Bahan Penelitian ................................................................... 24

  3.3.2. Alat Penelitian ........................................................................... 25

  3.4. Prosedur Penelitian.............................................................................. 27

  3.4.1. Proses Pembongkaran Camshaft .............................................. 27

  3.4.2. Mengukur Camshaft ................................................................. 28

  3.4.3. Pembuatan Camshaft Modofikasi ............................................ 28

  3.4.4. Pemasangan Camshaft Kembali ............................................... 28

  3.4.5. Diagram Alur Penelitian ........................................................... 29

  3.4.6. Data Yang Dicari ...................................................................... 32

  BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

  4.1. Camshaft Timing Diagram dan Lobe Separation Angle .................. 37

  4.2. Hasil Pengujian ................................................................................ 44

  4.3. Konsumsi Bahan Bakar ................................................................... 55

  4.4. Grafik Perbandingan ........................................................................ 62

  4.4.1. Pengaruh Sudut LSA Terhadap Torsi .................................... 62

  4.4.2. Pengaruh Sudut LSA Terhadap Daya .................................... 64

  4.4.3. Pengaruh Sudut LSA Terhadap Konsumsi Bahan Bakar Spesifik ........................................................................ 66

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 68

  5.2. Saran ............................................................................................... 70

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Prinsip kerja mesin motor bensin dua langkah......................... 15Gambar 2.2. Prinsip kerja mesin motor bensin empat langkah .................... 17Gambar 2.2.3. Camshaft standar Jupiter Z 110 ................................................ 18Gambar 2.2.4. Bagian

• – bagian Camshaft........................................................ 20

Gambar 2.2.5. Valve intake dan valve exhaust Jupiter Z 110 .......................... 21Gambar 3.3.1. Camshaft Jupiter Z 110 ............................................................ 25Gambar 3.3.2. Camshaft dengan nilai LSA 101 ............................................. 35Gambar 3.3.3. Camshaft dengan nilai LSA 105 ............................................. 36Gambar 4.1. Camshaft timing diagram untuk camshaft standar ................... 38Gambar 4.2. Camshaft timing diagram untuk camshaft modifikasi 101 ..... 40Gambar 4.3. Camshaft timing diagram untuk camshaft modifikasi 105 . .... 42Gambar 4.4. Torsi pada sepeda motor Camshaft101, Camshaft103 dan Camshaft105 ...................................................................... 50Gambar 4.5. Daya pada sepeda motor Camshaft101, Camshaft103 dan Camshaft105 ...................................................................... 51Gambar 4.6. Perbandingan konsumsi bahan bakar spesifik

  (SFC) sepeda motor Camshaft101, Camshaft103 dan Camshaft105 ............................................................................ 61

Gambar 4.7. Perbandingan Torsi (N.m) yang dihasilkan dengan putaran mesin (rpm) sepeda motor Camshaft 101, Camshaft 103

  dan Camshaft 105 ..................................................................... 62

Gambar 4.8. Perbandingan Daya (HP) yang dihasilkan dengan putaran mesin (rpm) sepeda motor Camshaft 101, Camshaft 103

  dan Camshaft 105 ..................................................................... 64

Gambar 4.9. Perbandingan konsumsi bahan bakar spesifik (SFC) dengan Putaran mesin (rpm) sepeda motor

  101, Camshaft 103 dan Camshaft 105 ..................... 66

   Camshaft

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Spesifikasi Camshaft ....................................................................... 37Tabel 4.2. Torsi, Daya dan Putaran mesin pada Camshaft 101 ...................... 44Tabel 4.3. Torsi, Daya dan Putaran mesin pada Camshaft 103 (standar) ....... 46Tabel 4.4. Torsi, Daya dan Putaran mesin pada Camshaft 105 ...................... 48Tabel 4.5. Data Konsumsi Bahan Bakar .......................................................... 55Tabel 4.6. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc)............................................ 60

DAFTAR SIMBOL

  P = Daya mesin (HP) n = Putaran mesin (rotasi permenit) T = Torsi mesin (Newton meter) F = Gaya (Newton) s = Jarak (millimeter) mm = milimeter kg = kilogram sfc = specific fuel consumption Δ%

  = Persentase perubahan nilai pada camshaft t = waktu (detik) s = konsumsi bahan bakar V ms = konsumsi bahan bakar perdetik

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Camshaft merupakan salah satu mekanisme penggerak katup. Didalam

  motor empat langkah terdiri dari dua jenis katup, yaitu katub hisap (intake valve) dan katub buang (exhaust valve). Katub hisap berfungsi untuk mengatur aliran campuran udara dan bahan bakar masuk kedalam silinder motor, sedangkan katub buang berfungsi untuk mengatur aliran gas buang keluar dari silinder motor.

  Karena peranan camshaft sangat penting pada system kerja motor bakar empat langkah, berdasarkan pentingnya pengaruh camshaft inilah yang membuat penulis ingin mengangkat masalah tentang pengaruh yang akan terjadi dari perubahan yang dilakukan pada camshaft. Untuk performance dari camshaft standar pabrikan motor masih terdapat kekurangan, seperti pada putaran mesin atas masih terasa kurang maksimalnya power yang dihasilkan. Untuk mengatasi masalah itu dapat dilakukan dengan cara memodifikasi bentuk dari camshaft agar dapat memaksimalkan kerja dari mesin motor, selain itu dengan meningkatnya mesin juga diharapkan dapat menghemat konsumsi bahan bakar

  performance

  yang disebabkan hasil dari pembakaran yang sempurna. Perubahan pada camshaft juga dipengaruhi oleh beberapa hal seperti perubahan pada lobe separation angle, tinggi bukaan valve dan overlap valve.

  Melalui modifikasi atau desain ulang profil camshaft maka dapat mengubah waktu membuka dan menutupnya katup. Untuk camshaft standar pabrik mempunyai nilai lobe separation angle 103 , agar dapat meningkatkan power mesin pada bagian atas maka nilai derajat dari lobe separation angle pada

  

camshaft akan divariasikan menjadi 101 dan 105 . Tujuan dari memvariasikan

  nilai lobe separation angle adalah untuk mencari hasil yang terbaik dari perubahan yang dilakukan pada camshaft sehingga sesuai dengan hasil yang diinginkan.

  Atas dasar ini penulis ingin meneliti bagaimana unjuk kerja dari camshaft yang telah di modifikasi, mengukur tinggi rendahnya buka tutup pada valve, serta perubahan daya dan torsi yang dihasilkan setelah perubahan tersebut.

  1.2. Rumusan Masalah

  Permasalahan yang akan dibahas dalam skripsi ini antara lain:

  1. Apa itu camshaft, bagaimana prinsip kerja camshaft ?

  2. Seberapa besar pengaruh modifikasi camshaft terhadap daya dan torsi mesin?

  3. Apa yang dihasilkan dari perubahan lobe separation angle pada camshaft ?

  4. Apa pengaruh terhadap konsumsi bahan bakar setelah modifikasi camshaft ?

  5. Apa pengaruh bukaan valve terhadap konsumsi bahan bakar ?

  1.3. Batasan Masalah

  Ruang lingkup yang dibahas pada skripsi ini dibatasi oleh beberapa hal yaitu:

  1. Ukuran piston tidak dirubah, tetap mengunakan ukuran piston standar dengan diameter 51 mm.

  2. Kompresi masih tetap menggunakan kompresi standar motor dari pabrikan yaitu 9,3 : 1.

  3. Ukuran valve intake dan valve exhaust tetap dengan ukuran standar, tidak mengalami perubahan. Untuk valve intake 22 mm, sedangkan valve exhaust 19 mm.

  4. Posisi dan sudut pada valve juga tidak mengalami perubahan.

  5. Saluran masuk dan buang pada cylinder head tidak mengalami perubahan.

  1.4. Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penelitian dan penulisan skripsi ini adalah: 1. Untuk mengetahui daya dan torsi pada mesin sepeda motor.

  2. Menganalisa pengaruh perubahan antara camshaft bawaan dan camshaft yang telah dimodifikasi.

  3. Membandingkan hasil dari tenaga standar dari pabrik dan setelah dilakukan perubahan pada camshaft mesin sepeda motor.

  4. Mendapatkan data karakteristik berupa, Daya, Torsi, Konsumsi bahan bakar dan variasi tinggi bukaan katup dan durasi camshaft yang telah disesuaikan dengan keinginan.

  5. Serta sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar sarjana strata satu (S1) teknik mesin di Universitas Muhammadiyah Pontianak.

  1.5. Manfaat

  Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat menambah wawasan dan pengetahuan tentang cara kerja dari camshaft pada sepeda motor khususnya. Selain itu, untuk meningkat unjuk kerja dari mesin sepeda motor sehingga dapat meningkatkan daya dan torsi yang lebih baik dari sebelumnya.

1.6. Metode Penelitian

  Ada dua metode yang digunakan dalam penelitian tugas akhir ini yaitu:

  1.6.1. Metode Literatur

  Untuk menyelesaikan beberapa masalah yang ada, maka penulis mengambil beberapa referensi masing-masing tentang camshaft dan lobe

  separation angle serta valve. Penulis akan mengambil referensi yang dapat dipertanggung jawabkan keabsahannya.

  1.6.2. Metode Observasi

  Dalam penelitian ini penulis melakukan peninjauan langsung terhadap proses kerja dari camshaft. Dimana pada awalnya melakukan pengukuran pada camshaft yang ada dan akan membandingkan dengan ukuran yang akan dibuat sebagai bahan percobaan, dengan menambahkan bagian pada camshaft tersebut sehingga dapat dibentuk ulang lagi menggunakan mesin CNC. Setelah proses permesinan yang dilakukan, sehingga di dapatkan ukuran dan bentuk dari camshaft yang diinginkan.

  Selanjutnya dilakukan proses pemasangan dan diuji performance dengan menggunakan dyno test, maka akan didapatkan hasil dari percobaan tersebut. Dimana dari hasil percobaan tersebut akan dilihat apakah sudah sesuai dengan hasil yang penulis inginkan. Percobaan akan dilakukan beberapa kali sehingga didapatkan hasil yang terbaik, dan sesuai seperti yang diharapkan.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan pustaka

  Motor bakar empat langkah adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran terjadi empat langkah piston. Dianamakan motor bakar 4 langkah, dikarenakan motor bakar jenis ini dalam kerjanya melalui empat tahapan, Siklus ini dimulai dengan posisi piston atau torak berada pada TMA (Titik Mati Atas) atau posisi dimana torak berada pada posisi paling atas, dan kedua katup menutup. Busi memercikkan api, beberapa derajat sebelum TMA. Hal ini dikarenakan untuk terbakar secara maksimal, diperlukan waktu untuknya. Langkah ini dinamakan langkah tenaga. Saat torak berada pada beberapa derajat sebelum TMB (titik Mati Bawah), katup buang (exhaust valve) mulai terbuka. Gas sisa hasil pembakaran kabut bahan bakar terdorong torak keluar dari ruang bakar melalui katup buang (exhaust valve) karena torak bergerak keatas. Tahap ini disebut langkah buang.

  Saat torak berada hampir pada TMA dan katup buang hampir tertutup, katup isap (intake valve) mulai terbuka dan kabut bahan bakar mulai terserap masuk ke dalam ruang bakar, sembari gas sisa pembakaran keluar. Ada saat dimana kedua katup terbuka secara bersamaan yang disebut overlap. Saat torak melewati TMA, katup buang menutup dan kabut bahan bakar semakin banyak terserap masuk ke dalam silinder. Langkah ini disebut langkah isap.

  Saat piston berada pada beberpa derajat setelah TMB, katup isap mulai menutup dan saat katup menutup, piston mulai bergerak ke atas menuju TMA. Hal ini mengakibatkan kabut bahan bakar terkompresi dan siap untuk dibakar. Langkah ini dinamakan langkah kompresi, (BM. Surbakty, 1985:8).

  Di Indonesia kebutuhan alat transportasi yang praktis dan memiliki keunggulan baik unjuk kerja mesin maupun teknologi yang diterapkannya sangat diminati masyarakat. Saat ini sepeda motor merupakan alat transportasi terbanyak di Indonesia. Selain sebagai alat transportasi sepeda motor juga digunakan untuk kompetisi, yaitu untuk balapan. Sepeda motor yang digunakan untuk kompetisi tentu saja memiliki setingan yang berbeda dengan sepeda motor yang digunakan untuk transpotasi sehari-hari. Pada motor balap telah dilakukan modifikasi pada beberapa sistem dan komponennya untuk meningkatkan unjuk kerja sepeda motor tersebut. Parameter-parameter unjuk kerja mesin kendaraan bermotor antara lain adalah torsi (torque), daya (power), tekanan efektiff rata-rata (mean effective

  

pressure ), konsumsi bahan bakar spesifik (spesific fuel consumption),

  efisiensi termal, dan perbandingan udara-bahan bakar udara dan bahan bakar-udara (air fuel ratio dan fuel air ratio) (Warju, 2009 : 51-55).

  Pada sebuah camshaft terdapat bagian-bagian yang masing-masing mempunyai peranan penting. Bagian-bagian camshaft seperti valve lift (jarak angkat katup), valve lift duration (lama angkat katup), valve lift

  

timing (waktu angkat katup), lobe separation angle (LSA) dan overlap akan

  mempengaruhi banyak sedikitnya campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Proses mengatur ulang profil camshaft memerlukan ketelitian yang lebih, untuk mendapatkan debit aliran udara dan bahan bakar yang maksimal ke ruang bakar. Maka diperlukan pengaturan yang tepat terhadap valve lift, valve lift duration, dan valve lift timing. Selain variabel-variabel tersebut, lobe separation angle (LSA) juga berperan besar terhadap peningkatan kesempurnaan pembakaran. LSA merupakan jarak pemisah antara lobe intake dengan lobe exhaust. LSA berhubungan dengan

  

overlap , LSA dengan overlap berbanding terbalik, dengan catatan duration

  tetap. Dengan memperbesar LSA sama dengan memperkecil overlap, sebaliknya menyempitkan LSA memperbesar overlap. Pada saat bersambungnya akhir gerakan membuang akan dimulai gerakan mengisap, maka pada saat torak berada di TMA kedua katupnya berada dalam keadaan membuka. Keadaan dimana kedua katup terbuka secara bersamaan tersebut dinamakan overlap. Terbukanya katup-katup pada saat pemindahan gerakan dari gerakan kerja ke gerakan menghisap, supaya gas yang telah terbakar dapat keluar seluruhnya, sehingga pemasukan gas baru tidak bercampur dengan gas bekas didalam silinder. Melalui modifikasi atau desain ulang profil camshaft maka dapat mengubah waktu membuka dan menutupnya katup. Tujuan akhir dalam modifikasi camshaft yaitu untuk menambah campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam

  efisiensi volumetric silinder dan memperlancar proses pembuangan setelah pembakaran.

  Diharapkan dengan meningkatnya efisiensi volumetris yang masuk ke dalam silinder dan terbakar sempurna dapat menghasilkan tenaga yang besar, (Siswanto, 2012 ).

  Melalui modifikasi perubahan lobe separation angle (LSA) maka akan mempengaruhi banyak sedikitnya campuran bahan bakar dan udara yang masuk kedalam ruang bakar. Besarnya volume udara yang sebenarnya masuk ke dalam silinder dapat dinyatakan dalam suatu angka perbandingan antara volume udara yang masuk dengan volume langkah torak dari titik mati atas sampai titik mati bawah. Angka ini selanjutnya disebut dengan Efisiensi Volumetrik. Bila harga dari efisiensi volumetrik semakin besar maka semakin banyak udara yang masuk ke dalam silinder dan semakin lancar alirannya (Winarno, 2010).

  Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh sudut LSA pada camshaft terhadap unjuk kerja mesin Honda Supra X tahun 2008. Manfaat penelitian ini adalah diharapkan memberikan inspirasi kreatifitas pada pembaca tentang pengembangan teknologi otomotif terutama pada mekanisme katup (Wijanata, Muhaji, 2014). Salah satu cara untuk memperbaiki unjuk kerja mesin adalah memperbaiki kualitas pembakaran yang terjadi di dalam ruang bakar. Selama proses pembakaran, pada daerah yang jauh dari busi sebagai sumber api dimungkinkan terdapat campuran bahan bakar dan udara yang belum terbakar atau terjangkau oleh api. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan dua busi dengan variasi durasi derajat buka-tutup noken as (camshaft) pada saluran inlet dan outlet terhadap unjuk kerja mesin bensin 4 langkah putaran berubah. Pengujian dilakukan secara eksperimental dengan membandingkan unjuk kerja mesin bensin 4 langkah 1 silinder Honda Karisma 125NF menggunakan dua busi yang divariasikan terhadap noken as bedurasi 260° (standar), 270°, 290°,310° dan 330° pada saluran intake dan exhaust ruang bakar. Pengujian kecepatan berubah antara 3000rpm- 8500rpm dengan interval 500rpm dilakukan secara wide open

  

throttle menggunakan water brake dinamometer dan pembebanan dilakukan

  dengan mengatur katup air yang masuk ke dinamometer untuk mendapatkan putaran mesin yang diinginkan. Pada penelitian ini didapatkan torsi, daya dan bmep tertinggi denganmenggunakan noken as berdurasi 310°, yaitu torsi = 45.12N.m pada putaran 4500 rpm, daya = 11.89 hp pada putaran 7000 rpm, dan bmep = 1547.64kPa pada putaran 4000 rpm. Sedangkan nilai Sfc terendah dan effisiensi thermal tertinggi diperoleh dengan menggunakan noken as berdurasi standar (260°).Pengurangan emisi gas buang berupa CO dan HC terbaik tidak dengan memperbesr durasi noken as namun menggunakan noken as standar (260°), (Prihardintama, 2010).

  Berdasarkan hal inilah penulis ingin lebih mengetahui kinerja tentang camshaft dan ingin memodifikasi camshaft untuk meningkatkan power mesin motor yang lebih baik dari camshaft yang telah dibuat oleh pabrikan. Dirasakan pada camshaft standar pabrikan masih terdapat kekurangan yang bisa diperbaiki, dengan cara memodifikasi camshaft. Jika dibeberapa penelitian sebelumnya banyak penulis yang menambahkan bagian lain untuk meningkatkan performance pada mesin motor. Tetapi semua itu tergantung akan digunakan untuk apa kendaraan tersebut, jika di penelitian-penelitian sebelumnya lebih banyak komponen mesin yang dimodifikasi maka itu akan lebih menghasilkan power motor yang lebih besar. Di penelitian kali ini penulis ingin memfokuskan hanya pada beberapa komponen saja seperti memodifikasi camshaft, mengukur ketinggian buka tutup valve yang ideal pada motor serta untuk meningkatkan daya dan torsi pada mesin motor. Dimana pada mesin yang modifikasi ini nantinya untuk digunakan pada kegiatan sehari-hari agar lebih baik dari performance sebelumnya atau dari mesin bawaan pabrikan.

  Selain meningkatnya daya dan torsi pada motor juga diharapakan dapat menyempurnakan pembakaran pada mesin, dimana jika proses pembakaran yang sempurna pada mesin motor selain menghasilkan

  performance yang baik juga akan dapat menghemat bahan bakar dengan tidak adanya bahan bakar yang akan terbuang sia-sia.

2.2. Landasan teori

2.2.1. Daya dan Torsi

  Untuk meningkatkan kinerja yang maksimal pada mesin motor dibutuhkan daya dan torsi yang besar. Berikut adalah rumus untuk mencari daya dan torsi: Rumus untuk mencari daya dengan menggunakan persamaan (Sumber: Sugeng, 2014:31)

  Dimana: P = Daya (Kw) n = Putaran Mesin (rpm) T = Torsi Mesin (N.m) Rumus untuk mencari torsi dengan menggunakan persamaan (Sumber: Sugeng, 2014:31)

  

T = F x s

  Dimana: T = Torsi (N.m) F = Gaya (N) s = Jarak (m) Rumus untuk mencari nilai Lobe Separation Angle:

  1. Nilai lobe separation angle camshaft standar pabrik 103 Valve intake: sebelum TMA

• setelah TMB

  Valve intake membuka = 27

• Valve exhaust:

  Valve intake menutup = 53

  Valve exhaust membuka = 55 sebelum TMB -

• Valve exhaust menutup = 29 setelah TMA

  Durasi intake = 27 + 180 + 53 = 260 Durasi exhaust = 55 + 180 + 29 = 260 Untuk mendapatkan nilai LSA adalah: Lobe Center in = 260/2

• – 27 = 103 Lobe Center ex = 264/2
• – 29 = 103

  2. Nilai lobe separation angle camshaft modifikasi 101 Valve intake: sebelum TMA

• setelah TMB

  Valve intake membuka = 34

• Valve exhaust:
• Valve exhaust membuka = 56 sebelum TMB
• Valve exhaust menutup = 34 setelah TMA Durasi intake = 34 + 180 + 56 = 270 Durasi exhaust = 56 + 180 + 34 = 270 Untuk mendapatkan nilai LSA adalah: Lobe Center in = 270/2

  Valve intake menutup = 56

• – 34 = 101 Lobe Center ex = 270/2
• – 34 = 101

  3. Nilai lobe separation angle camshaft modifikasi 105 Valve intake: sebelum TMA

• setelah TMB

  Valve intake membuka = 30

  Valve intake menutup = 60 Valve exhaust:

  Valve exhaust membuka = 60 sebelum TMB - Valve exhaust menutup = 30 setelah TMA -

  Durasi intake = 30 + 180 + 60 = 270 Durasi exhaust = 60 + 180 + 30 = 270

  Untuk mendapatkan nilai LSA adalah: Lobe Center in = 270/2

• – 30 = 105 Lobe Center ex = 270/2
• – 30 = 105

2.2.2. Teori Dasar Motor Bakar Motor Bakar 2 Langkah

  Mesin dua langkah adalah mesin yang hanya membutuhkan satu kali putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu siklus didalam silinder. Kerja (langkah daya) dihasilkana pada setiap putaran poros engkol. Motor dua langkah beroperasi tanpa katup. Sebagai pengganti katup, kebanyakan mesin dua langkah menggunakan lubang saluran didinding silinder yang dibuka dan ditutup oleh torak ketika bergerak naik dan turun didalam silinder. Beberapa motor dua langkah menggunakan katup pasif atau kelopak penutup yang disebut katup buluh untuk membantu menutup bak engkol setelah campuran udara/bahan bakar dihisap.

  Jika seluruh proses pada motor empat langkah berlangsung ditorak, maka motor dua langkah juga memanfaatkan area dibawah torak (crankcase) untuk mempercepat operasi. Proses kompresi pada motor bakar dua langkah terjadi dua kali setiap putaran. Kompresi pertama atau

  

pre-compression berlangsung didalam bak engkol, dimana campuran

  udara dan bahan bakar ditarik kedalam bak engkol dan selanjutnya dikompresi melalui gerakan engkol dan masuk keruang bakar. Kompresi kedua berlangsung didalam silinder dan ruang bakar sehingga dihasilkan tekanan tinggi untuk menyalakan campuran udara dan bahan bakar dengan bantuan busi. (Sumber: Philip, 2015:9-10)

  Prinsip Kerja Motor Bakar 2 Langkah

  1. Langkah hisap

  Saat torak bergerak menuju ke TMA (setengah putaran pertama atau 180 ), terjadi kevakuman diruang engkol (bagian bawah torak) dan saluran masuk terbuka. Karena adanya tekanan tersebut, udara luar dihisap masuk dan bercampur dengan bahan bakar di karburator yang selanjutnya masuk keruang engkol. Proses ini disebut langkah hisap.

  2. Pre-compression

  Saat torak bergerak kebawah (setengah putaran kedua atau 180 ) menutup lubang saluran masuk dan meremas (squeezes) campuran udara dan bahan bakar didalam bak engkol sehingga tekanannya meningkat. Saat torak terus bergerak kebawah, saluran transfer pada dinding terbuka. Campuran bertekanan didesak naik ke atas diatas piston. (Pada titik ini, saluran buang di dinding silinder di seberang saluran transfer juga terbuka).

  3. Langkah kompresi

  Piston bergerak ke TMA (menutup saluran transfer dan buang) dan memampatkan udara dan bahan bakar ke dalam ruang bakar.

  4. Langkah daya

  Tepat sebelum torak mencapai TMA, busi menyalakan campuran udara dan bahan bakar dan tekanan tinggi yang dicpitakannya mendorong torak ke TMB untuk melakukan langkah daya.

  5. Langkah buang

  Saat torak bergerak ke bawah melakukan langkah daya, saluran buang dan campuran yang masuk dari saluran transfer membantu mendorong gas terbakar keluar mesin. Proses ini disebut pembilasan.

Gambar 2.1 Prinsip kerja mesin motor bensin 2 langkah

  (Sumber: Julius, 2012:6)

  Motor Bakar Empat langkah

  Motor bakar empat langkah adalah sebuah mesin yang membutuhkan dua kali putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu siklus didalam silinder. Dengan kata lain, setiap silinder membutuhkan empat langkah torak pada dua putaran poros engkol yang melengkapi siklusnya. (Sumber: Philip, 2015:10-11) Empat proses tersebut terbagi dalam siklus:

  1. Langkah hisap

  Diawali dengan posisi torak di TMA dan berakhir denganposisi torak di TMB, yang mana menghisap campuran segar ke dalam silinder.

  Untuk meninggkatkan massa campuran yang dihisap, katup masuk terbuka sesaat sebelum langkah hisap dimulai dan menutup setelah berakhirnya langkah tersebut.

  2. Langkah Kompresi

  Ketika kedua katup tertutup dimana campuran didalam silinder dimampatkan dan volumenya di perkecil. Mengjelang akhir langkah kompresi, pembakaran diaktifkan dan tekanan silinder naik denga cepat.

  3. Langkah Tenaga

  Langkah tenaga diawali dengan posisi torak di TMA dan berakhir di TMB ketika temperatur dan tekanan gas yang tinggi mendorong torak kebawah dan memaksa poros engkol untuk berputar. Ketika torak mendekati TMB, katup buang terbuka untuk mengawali proses buang dan tekanan silinder turun mendekati tekanan buang.

4. Langkah buang

  Dimana sisa gas buang yang dibakar keluar dari silinder disebabkan tekanan silinder yang lebih tinggi disbanding tekanan buang. Gas kemudian didorong keluar oleh torak ketika bergerak ke arah TMA. Ketika torak mendekati TMA, katup masuk terbuka. Sesaat setelah TMA, katup buang menutup dan siklus dimulai lagi.

Gambar 2.2 Prinsip kerja motor empat langkah

  (Sumber: Philip, 2015:11)

  2.2.3. Camshaft Camshaft merupakan salah satu mekanisme penggerak katup

  (valve). Didalam motor empat langkah terdiri dari dua jenis katup, yaitu katup hisap (valve intake) dan katup buang (valve exhaust). Camshaft dapat diibaratkan seperti jantung pada manusia, yaitu sebagai pengatur sirkulasi darah dan suplai makanan. Pada camshaft yang diatur adalah sirkulasi bahan bakar dan udara (O

  2 ) yang diperlukan untuk pembakaran

  yang menghasilkan tenaga. (Sumber: Yoyok, 2012:99)

Gambar 2.2.3. Camshaft standar Jupiter Z 110

  2.2.4. LSA (lobe separation angle)

  LSA (lobe separation angle) adalah derajat jarak antara titik tengah pucuk bubungan lobe-intake dan pucuk bubungan lobe-exhaust. Makin rendah LSA makin besar overlap. Efek tinggi overlap ini membuat pembilasan ini makin sempurna pada putaran atas, karena proses pembilasan terjadi pada saat overlap. LSA juga menentukan power band. Meski durasi sama, LSA diubah maka karakter mesin juga ikut berubah.

  Lobe separation angle (LSA) juga berperan besar terhadap peningkatan

  kesempurnaan pembakaran. Karena perubahan yang dilakukan pada nilai LSA dan overlap akan mempengaruhi banyak sedikitnya campuran bahan bahar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Korelasinya adalah melalui modifikasi atau desain ulang profil camshaft maka dapat mengubah waktu membuka dan menutupnya katup. Tujuan akhir dalam modifikasi

  

camshaft yaitu untuk menambah efisiensi volumetris campuran bahan bakar

  dan udara yang masuk ke dalam silinder dan memperlancar proses pembuangan setelah pembakaran. Diharapkan dengan meningkatnya efisiensi volumetrsi yang masuk ke dalam silinder dan terbakar sempurna dapat menghasilkan tenaga yang besar. (Sumber: Yoyok, 2012:99)

  Rumus untuk menghitung lobe separation angle (Sumber: NOSEL

  VOL 1, 2012:100): Dimana: derajat buka IN sebelum TMA + derajat tutup EX setelah TMA : 2 = LSA

  Keterangan gambar:

  a. Intake Lobe Lift

  b. Exhaust Lobe Lift

  c. Intake Duration

  d. Exhaust Duration

  e. Overlap

  f. Lobe Separation Angle (LSA)

Gambar 2.2.4. Bagian-bagian Camshaft

  (Sumber: Yoyok, 2012:99)

2.2.5. Valve (katup)

  Ukuran (valve) katup hisap dibuat lebih lebar dari katup buang dengan tujuan agar pengisian gas baru lebih optimal. Katup hisap biasanya terbuat dari campuran baja chrome dan silicon, pada bagian dudukan dan ujung batang katup diperkeras agar katup lebih awet.

  Untuk katup buang terbuat dari dua logam baja yang berbeda, untuk batang katup dari baja yang mempunyai sifat luncur yang baik dan untuk payung katup dari baja tahan panas karena temperatur pada katup buang dapat mencapai 800

  C.

Gambar 2.2.5. Valve intake dan valve exhaust Jupiter Z 110

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Camshaft Timing Diagram dan Lobe Separation Angle

  101 103 105 Katup masuk Buka: 34 sebelum

  Buka: 60 sebelum TMB Tutup: 30 setelah TMA

  Buka: 55 sebelum TMB Tutup: 29 setelah TMA

  Katup buang Buka: 56 sebelum TMB Tutup: 34 setelah TMA

  Buka: 30 sebelum TMA Tutup: 60 setelah TMB

  Buka: 27 sebelum TMA Tutup: 53 setelah TMB

  TMA Tutup: 56 setelah TMB

   Spesifikasi camshaft untuk penelitian tinggi lift katup dan lobe separation angle camshaft terhadap unjuk kerja motor bensin empat langkah, ditunjukan pada

  tabel 4.1:

  3 Lobe Separation

  2 EX LIFT 7.11 mm 6.03 mm 7.11 mm

  1 IN LIFT 7.11 mm 6.03 mm 7.11 mm

  105

  Camshaft Standar Camshaft LSA

  No Nama Camshaft LSA 101

Tabel 4.1 Spesifikasi camshaft

  Angle (LSA) a.

  Camshaft timing diagram untuk camshaft standar

  Camshaft timing diagram untuk camshaft standar untuk katup

  masuk mulai membuka 27 sebelum TMA dan menutup 53 setelah TMB, untuk katup buang mulai membuka 55 sebelum TMB dan menutup 29 setelah TMA ditunjukan oleh Gambar 4.1

Gambar 4.1 Camshaft timing diagram untuk camshaft standar b.

  Lobe separation angel untuk camshaft standar dicari dengan menggunakan persamaan (Sumber: NOSEL VOL 1, 2012 : 100): Dengan: A = Durasi in

  sta

  B sta = Derajat pembukaan in sebelumTMA C = Durasi ex

  sta

  D sta = Derajat penutupan ex setelah TMA

  a) ) adalah durasi lama membuka katup

  

sta

  Durasi in camshaft standar (A masuk berdasarkan derajat engkol menggunakan persamaan berikut: A sta = 27 + 180 + 53 = 260

  b) sta ) adalah lama membuka katup masuk Durasi ex camshaft standar (A berdasarkan derajat engkol menggunakan persamaan berikut:

  C sta = 55 + 180 + 29 = 264 Maka besar sudut LSA Camshaft standar adalah sebagai berikut: c. Camshaft timing diagram untuk camshaft modifikasi 101

  Camshaft timing diagram untuk camshaft modifikasi 101 katup

  masuk mulai membuka 34 sebelum TMA dan menutup 56 setelah TMB, untuk katup buang mulai membuka 56 sebelum TMB dan menutup 34 setelah TMA ditunjukan oleh Gambar 4.2:

Gambar 4.2 Camshaft timing diagram untuk camshaft modifikasi 101

  d. Lobe separatioan angle untuk camshaft modifikasi 101 dicari dengan menggunakan persamaan (Sumber: NOSEL VOL 1, 2012: 100): Dengan: A 101 = Durasi in

  B 101 = Derajat pembukaan in sebelumTMA C 101 = Durasi ex D = Derajat penutupan ex setelah TMA

  101

  a) 101 ) adalah durasi lama membuka Durasi in camshaft modifikasi (A katup masuk berdasarkan derajat engkol menggunakan persamaan berikut: A 101 = 34 + 180 +56 = 270 A = 270

  101

  b) 101 ) adalah durasi lama membuka Durasi ex camshaft modifikasi (A katup masuk berdasarkan derajat engkol menggunakan persamaan berikut: A 101 = 56 + 180 +34 = 270 A = 270

  101