Sistem Pengapian CDI dengan Sudut Pengapian Bervariasi untuk Peningkatan Kinerja Motor.
SISTEM PENGAPIAN CDI DENGAN SUDUT PENGAPIAN
BERVARIASI UNTUK PENINGKATAN KINERJA MOTOR
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
WELLY NOPI HEALTANTO
NIM. I0411041
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
Sistem Pengapian CDI dengan Sudut Pengapian Bervariasi untuk
Peningkatan Kinerja Motor
Welly Nopi Healtanto
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected]
Abstrak
Pengoptimalan proses pembakaran pada motor bakar dapat membantu
meningkatkan unjuk kerja mesin dan mengurangi penggunaan bahan bakar. Salah satu
usaha untuk mengoptimalkan proses pembakaran adalah dengan mengatur sudut
pengapian sebaik mungkin. Pengaturan sudut pengapian dapat dengan mudah dilakukan
menggunakan CDI (capacitive discharge ignition). Mikrokontroler 32-bit
STM32F303VCT6 digunakan untuk membaca putaran mesin dan mengatur sudut
pengapian pada CDI baru. Penelitian CDI baru pada sepeda motor Suzuki Satria F150
ini dilakukan dengan membandingkan unjuk kerja CDI baru dengan CDI standar motor.
Variasi sudut pengapian CDI baru menggunakan pengapian standar motor, pengapian
standar ditambah 2 derajat, 4 derajat, 6 derajat, dan 8 derajat.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa CDI baru dapat bekerja dengan baik pada
sepeda motor Suzuki Satria F150, sehingga CDI baru dapat digunakan untuk
mengoptimalkan penggunaan bahan bakar. Pengujian mesin Suzuki Satria F150 dengan
menggunakan CDI baru dapat meningkatkan efisiensi termal sebesar 5,38 %,
peningkatan torsi sebesar 0,773 N.m, peningkatan daya sebesar 0,731 kW, peningkatan
bmep sebesar 66,149 kPa, dan penurunan bsfc sebesar 0,057 Kg/kW.h jika
dibandingkan pada saat menggunakan CDI standar. Dari hasil pengujian ini dapat
disimpulkan bahwa penggunaan CDI baru dengan mapping sudut pengapian yang tepat
dapat meningkatkan efisiensi pembakaran jika dibandingkan dengan menggunakan CDI
standar.
Kata kunci: CDI, sudut pengapian, unjuk kerja mesin
iv
Capacitor Discharge Ignition (CDI) System with Ignition Angle
Variation to Improve The Engine Performance
Welly Nopi Healtanto
Mechanical Engineering Department
Engineering Faculty of Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected]
Abstract
Optimized combustion process can improve the engine performance and reduce
fuel consumption. Adjusting the ignition angle as good as possible is one method to
optimize combustion process. Ignition angle setting can be done easily by using CDI
(capacitive discharge ignition). Single chip STM32F303VCT6 32-bit microcontroller is
implemented to read the engine speed and control the ignition angle on the new CDI.
This research of CDI on Suzuki Satria F150 motorcycle was done by comparing the
performance of the new CDI and the old one. The new CDI ignition angle variation
using standard ignition angle of motorcycle, standard plus 2 degrees, 4 degrees, 6
degrees, and 8 degrees.
The result shows that the new CDI doing well on Suzuki Satria F150, and it can
be use to optimize fuel consumption. The performance of new CDI was concluded by
comparing it with old CDI of Suzuki Satria F150 motorcycle, with thermal efficiency
increase 5,38 %, torque increase 0,773 N.m, power increase 0,731 kW, bmep increase
66,149 kPa, and bsfc reduction 0,0057 Kg/kW.h. From the research result it can be
concluded if using the new CDI with the right ignition angle can improve the
combustion efficiency if compared to standard CDI
Keyword: CDI, ignition angle, engine performance
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi “Sistem
Pengapian CDI dengan Sudut Pengapian Bervariasi untuk Peningkatan Kinerja Motor”
ini dengan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam
penyelesaian skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari
berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar besarnya
kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama
kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Agustinus Sujono, M.T., selaku pembimbing I atas bimbingan serta
nasihatnya hingga selesainya penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T., selaku pembimbing II yang senantiasa
memberikan arahan, saran, serta bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
3. Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS
Surakarta.
4. Bapak, Ibu, kakak dan seluruh keluarga atas doa restu, motivasi dan dukungan
material maupun spiritual selama penyelesaian tugas akhir.
5. Kholifatul Barriyah S.T., yang sudah membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini.
6. Mas Endriyanto S.T., yang sudah membantu pengerjaan tugas akhir ini.
7. Teman-teman Teknik Mesin 2011 dan seluruh kakak dan adik angkatan teknik
mesin UNS.
8. Semua pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga
terselesaikannya penulisan skripsi ini.
vi
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna,
maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi
ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua Amin.
Surakarta, Januari 2017
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................
HALAMAN SURAT PENUGASAN ...................................................................
HALAMAN PENGESAHAN ..............................................................................
HALAMAN ABSTRAK ......................................................................................
KATA PENGANTAR ...........................................................................................
DAFTAR ISI ........................................................................................................
DAFTAR TABEL .................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR NOTASI ...............................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................
i
ii
iii
iv
vi
viii
x
xi
xii
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................
1.3 Tujuan dan Manfaat ..............................................................................
1.4 Batasan Masalah ...................................................................................
1.5 Sistematika Penulisan ...........................................................................
1
2
2
2
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................
2.2 Dasar Teori ...........................................................................................
2.2.1 Motor bensin ..............................................................................
2.2.2 Sistem pengapian motor bensin .................................................
2.2.3 Koil ............................................................................................
2.2.4 Busi ............................................................................................
2.2.5 Sudut pengapian untuk motor bensin .........................................
2.2.6 CDI dengan sudut pengapian bervariasi ....................................
2.2.7 Pengaruh sudut pengapian terhadap prestasi mesin ...................
4
6
6
8
12
12
13
16
19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................
3.2 Diagram Alir Penelitian .......................................................................
3.3 Tempat Penelitian ................................................................................
3.4 Prosedur Penelitian ..............................................................................
3.4.1 Perancangan firmware ...............................................................
3.4.2 Perancangan hardware ...............................................................
3.4.3 Pembuatan CDI baru ..................................................................
3.4.4 Pengujian pengaruh sudut pengapian .........................................
21
21
24
24
24
31
35
36
BAB IV DATA DAN ANALISIS
4.1 Data Hasil Pengujian ...........................................................................
4.1.1 Hasil pengujian firmware dan hardware CDI baru ...................
4.1.2 Data hasil pengujian unjuk kerja mesin ....................................
4.2 Perhitungan ..........................................................................................
42
42
47
47
viii
4.2.1 Tekanan efektif rata-rata ...........................................................
4.2.2 Konsumsi bahan bakar spesifik .................................................
4.2.3 Efisiensi termal .........................................................................
4.3 Analisis pada Putaran Mesin Berubah .................................................
4.3.1 Sudut pengapapian ....................................................................
4.3.2 Torsi ...........................................................................................
4.3.3 Daya ..........................................................................................
4.3.4 Tekanan efektif rata-rata ...........................................................
4.3.5 Konsumsi bahan bakar spesifik .................................................
4.3.6 Efisiensi termal .........................................................................
4.4 Analisis pada Sudut Pengapian Berubah .............................................
4.4.1 Torsi ...........................................................................................
4.4.2 Daya ..........................................................................................
47
47
48
49
49
50
52
55
57
58
60
60
61
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................
5.2 Saran ....................................................................................................
62
62
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
LAMPIRAN .........................................................................................................
62
64
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Variasi sudut pengapian ........................................................................
Tabel 3.2 Spesifikasi Dynojet 250i .......................................................................
Tabel 4.1 Hasil perhitungan tingkat error .............................................................
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan tekanan efektif rata-rata ...................................
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik ........................
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan efisiensi termal ................................................
x
38
39
46
47
48
49
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 3.12
Gambar 3.13
Gambar 3.14
Gambar 3.15
Gambar 3.16
Gambar 3.17
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Gambar 4.8
Gambar 4.9
Gambar 4.10
Gambar 4.11
Gambar 4.12
Gambar 4.13
Gambar 4.14
Gambar 4.15
Perhitungan sudut pengapian menggunakan angular timer .........
Kurva sudut pengapian .................................................................
Kurva pengapian pada penelitian Puškár ......................................
Efisiensi termal mesin pada penelitian Priyadarsini, dkk. ............
Prinsip kerja motor bensin 4 langkah ...........................................
Skema CDI-AC .............................................................................
Skema CDI-DC .............................................................................
Sinyal input pulser ........................................................................
Penampang koil sepeda motor standar ........................................
Tekanan vs sudut poros engkol dan torsi vs sudut pengapian ......
Posisi penyalaan busi pada motor bensin .....................................
Pengaruh variasi sudut pengapian terhadap brake torque ............
Diagram alir pembuatan dan pengujian CDI programmable ........
Diagram alir program CDI ............................................................
Diagram alir program perhitungan efisiensi dan putaran mesin ...
Diagram alir program pembacaan sudut pengapian .....................
Diagram alir program penentuan sudut pengapian .......................
Diagram alir program panjang sinyal SCR ...................................
Blok diagram sistem hardware CDI .............................................
Sinyal input pulser Suzuki Satria FU ...........................................
Signal conditioning .......................................................................
DC to DC converter ......................................................................
High-power switch ........................................................................
Regulator 3,3 volt .........................................................................
Rangkaian mikrokontroler ............................................................
Skema PCB pada software eagle 7.2.0 .........................................
Blok diagram pengujian ................................................................
Pengukuran sudut pengapian standar ............................................
Dinamometer Dynojet 250i ..........................................................
Blok diagram sinyal input CDI .....................................................
Sinyal input CDI ...........................................................................
Blok diagram sinyal output CDI ...................................................
Sinyal output mikrokontroler ........................................................
Sinyal trigger mosfet DC ke AC ...................................................
Sinyal pulsa error ..........................................................................
Grafik error CDI ...........................................................................
Perhitungan sudut pengapian untuk variasi pengaturan CDI ........
Pengukuran torsi untuk variasi pengaturan CDI ...........................
Pengukuran daya untuk variasi pengaturan CDI ..........................
Perhitungan bmep untuk variasi pengaturan CDI .........................
Perhitungan bsfc untuk variasi pengaturan CDI ...........................
Perhitungan efisiensi termal untuk variasi pengaturan CDI .........
Pengukuran torsi untuk variasi putaran mesin ..............................
Pengukuran daya untuk variasi putaran mesin .............................
xi
4
5
5
6
7
9
9
11
12
13
14
15
21
25
28
29
29
30
31
32
33
33
34
34
35
35
36
38
39
42
43
43
44
45
45
46
49
50
52
55
57
58
60
61
DAFTAR NOTASI
adv
advtim
bmep
bsfc
cnt
countin
fcpu
fscr
fsignal
f(trans)
IC2Value
ṁf
n
no
NR
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
P
period
period(trans)
period(scr)
=
=
=
=
pickuppos
presc
presc(ign)
presc(trans)
=
=
=
=
presc(scr)
=
QLHV
rpm
T1
T2
V
x
x1,x2
y
=
=
=
=
=
=
=
=
y1,y2
η
ηc
∆T
=
=
=
=
0xFFFF
=
sudut pengapian yang ditentukan
jumlah clock counter penghitung sudut pengapian
tekanan efektif rata-rata (kPa)
konsumsi bahan bakar spesifik (Kg/kW.h)
nilai awal counter untuk setiap sudut yang ditentukan
jumlah clock dalam satu periode pulsa dari pulser
sumber clock mikrokontroler (Hz)
frekuensi sinyal gate SCR (Hz)
frekuensi sinyal input (Hz)
frekuensi tegangan AC / tegangan masuk transformator (Hz)
bilangan integer dari perhitungan panjang pulsa PWM input
laju aliran massa bahan bakar (Kg/h)
putaran mesin (rpm)
jumlah overflow
jumlah revolusi per siklus (untuk mesin 2 langkah NR =1 dan untuk
mesin 4 langkah NR = 2)
daya (kW)
jumlah clock maksimal sebelum terjadi overflow
jumlah clock maksimal sebelum terjadi overflow
jumlah clock maksimal sebelum terjadi overflow pada timer sinyal
gate SCR
besar sudut posisi awal tonjolan pulser diukur dari TMA (45o)
pembagi clock mikrokontroler
nilai pembagi frekuensi cpu pada ignition timer
nilai pembagi frekuensi cpu yang digunakan pada timer
pembangkit AC
nilai pembagi frekuensi cpu pada timer pembangkit sinyal gate
SCR
nilai pembakaran bawah (kJ/Kg)
putaran mesin per menit
hasil perhitungan panjang sinyal high (μs)
hasil pengukuran panjang sinyal high (μs)
volume langkah (m3)
putaran mesin di antara x1 dan x2 yang ditentukan
putaran mesin yang tersimpan pada mikrokontroler
waktu pengapian dalam derajat di antara y1 dan y2 yang
ditentukan, dihitung dari posisi TMA
waktu pengapian yang tersimpan pada mikrokontroler
efisiensi termal (%)
efisiensi pembakaran (0,85)
selisih hasil pengukuran dan hasil perhitungan panjang sinyal high
(μs)
clock maksimal sebelum overflow (16-bit)
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
1. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI standar ......................................
2. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian standar .............
3. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +2 ....................
4. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +4 ....................
5. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +6 ....................
6. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +8 ....................
66
66
66
67
67
67
Lampiran B
1. Grafik pengujian torsi daya CDI standar .........................................................
2. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian standar ...............................
3. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +2 .......................................
4. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +4 .......................................
5. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +6 .......................................
6. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +8 .......................................
7. Grafik pengujian torsi daya semua variasi pengaturan ....................................
68
69
70
71
72
73
74
Lampiran C
1. Program main.c ................................................................................................
2. Program pwm_input.c ......................................................................................
3. Program usart.c ................................................................................................
4. Program led.c ...................................................................................................
75
77
80
81
xiii
BERVARIASI UNTUK PENINGKATAN KINERJA MOTOR
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh:
WELLY NOPI HEALTANTO
NIM. I0411041
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA
2017
Sistem Pengapian CDI dengan Sudut Pengapian Bervariasi untuk
Peningkatan Kinerja Motor
Welly Nopi Healtanto
Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret
Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected]
Abstrak
Pengoptimalan proses pembakaran pada motor bakar dapat membantu
meningkatkan unjuk kerja mesin dan mengurangi penggunaan bahan bakar. Salah satu
usaha untuk mengoptimalkan proses pembakaran adalah dengan mengatur sudut
pengapian sebaik mungkin. Pengaturan sudut pengapian dapat dengan mudah dilakukan
menggunakan CDI (capacitive discharge ignition). Mikrokontroler 32-bit
STM32F303VCT6 digunakan untuk membaca putaran mesin dan mengatur sudut
pengapian pada CDI baru. Penelitian CDI baru pada sepeda motor Suzuki Satria F150
ini dilakukan dengan membandingkan unjuk kerja CDI baru dengan CDI standar motor.
Variasi sudut pengapian CDI baru menggunakan pengapian standar motor, pengapian
standar ditambah 2 derajat, 4 derajat, 6 derajat, dan 8 derajat.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa CDI baru dapat bekerja dengan baik pada
sepeda motor Suzuki Satria F150, sehingga CDI baru dapat digunakan untuk
mengoptimalkan penggunaan bahan bakar. Pengujian mesin Suzuki Satria F150 dengan
menggunakan CDI baru dapat meningkatkan efisiensi termal sebesar 5,38 %,
peningkatan torsi sebesar 0,773 N.m, peningkatan daya sebesar 0,731 kW, peningkatan
bmep sebesar 66,149 kPa, dan penurunan bsfc sebesar 0,057 Kg/kW.h jika
dibandingkan pada saat menggunakan CDI standar. Dari hasil pengujian ini dapat
disimpulkan bahwa penggunaan CDI baru dengan mapping sudut pengapian yang tepat
dapat meningkatkan efisiensi pembakaran jika dibandingkan dengan menggunakan CDI
standar.
Kata kunci: CDI, sudut pengapian, unjuk kerja mesin
iv
Capacitor Discharge Ignition (CDI) System with Ignition Angle
Variation to Improve The Engine Performance
Welly Nopi Healtanto
Mechanical Engineering Department
Engineering Faculty of Sebelas Maret University
Surakarta, Indonesia
E-mail : [email protected]
Abstract
Optimized combustion process can improve the engine performance and reduce
fuel consumption. Adjusting the ignition angle as good as possible is one method to
optimize combustion process. Ignition angle setting can be done easily by using CDI
(capacitive discharge ignition). Single chip STM32F303VCT6 32-bit microcontroller is
implemented to read the engine speed and control the ignition angle on the new CDI.
This research of CDI on Suzuki Satria F150 motorcycle was done by comparing the
performance of the new CDI and the old one. The new CDI ignition angle variation
using standard ignition angle of motorcycle, standard plus 2 degrees, 4 degrees, 6
degrees, and 8 degrees.
The result shows that the new CDI doing well on Suzuki Satria F150, and it can
be use to optimize fuel consumption. The performance of new CDI was concluded by
comparing it with old CDI of Suzuki Satria F150 motorcycle, with thermal efficiency
increase 5,38 %, torque increase 0,773 N.m, power increase 0,731 kW, bmep increase
66,149 kPa, and bsfc reduction 0,0057 Kg/kW.h. From the research result it can be
concluded if using the new CDI with the right ignition angle can improve the
combustion efficiency if compared to standard CDI
Keyword: CDI, ignition angle, engine performance
v
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi “Sistem
Pengapian CDI dengan Sudut Pengapian Bervariasi untuk Peningkatan Kinerja Motor”
ini dengan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam
penyelesaian skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari
berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu pada
kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar besarnya
kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama
kepada:
1. Bapak Dr. Ir. Agustinus Sujono, M.T., selaku pembimbing I atas bimbingan serta
nasihatnya hingga selesainya penulisan skripsi ini.
2. Bapak Dr. Budi Santoso, S.T., M.T., selaku pembimbing II yang senantiasa
memberikan arahan, saran, serta bimbingan dalam penyusunan skripsi ini.
3. Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin UNS
Surakarta.
4. Bapak, Ibu, kakak dan seluruh keluarga atas doa restu, motivasi dan dukungan
material maupun spiritual selama penyelesaian tugas akhir.
5. Kholifatul Barriyah S.T., yang sudah membantu dalam pengerjaan tugas akhir ini.
6. Mas Endriyanto S.T., yang sudah membantu pengerjaan tugas akhir ini.
7. Teman-teman Teknik Mesin 2011 dan seluruh kakak dan adik angkatan teknik
mesin UNS.
8. Semua pihak yang telah memberikan bantuan moral dan spiritual hingga
terselesaikannya penulisan skripsi ini.
vi
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna,
maka kritik dan saran penulis harapkan untuk kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi
ini dapat berguna bagi ilmu pengetahuan dan kita semua Amin.
Surakarta, Januari 2017
Penulis
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................
HALAMAN SURAT PENUGASAN ...................................................................
HALAMAN PENGESAHAN ..............................................................................
HALAMAN ABSTRAK ......................................................................................
KATA PENGANTAR ...........................................................................................
DAFTAR ISI ........................................................................................................
DAFTAR TABEL .................................................................................................
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................
DAFTAR NOTASI ...............................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................
i
ii
iii
iv
vi
viii
x
xi
xii
xii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................
1.2 Perumusan Masalah ..............................................................................
1.3 Tujuan dan Manfaat ..............................................................................
1.4 Batasan Masalah ...................................................................................
1.5 Sistematika Penulisan ...........................................................................
1
2
2
2
3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI
2.1 Tinjauan Pustaka ..................................................................................
2.2 Dasar Teori ...........................................................................................
2.2.1 Motor bensin ..............................................................................
2.2.2 Sistem pengapian motor bensin .................................................
2.2.3 Koil ............................................................................................
2.2.4 Busi ............................................................................................
2.2.5 Sudut pengapian untuk motor bensin .........................................
2.2.6 CDI dengan sudut pengapian bervariasi ....................................
2.2.7 Pengaruh sudut pengapian terhadap prestasi mesin ...................
4
6
6
8
12
12
13
16
19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Alat dan Bahan Penelitian ...................................................................
3.2 Diagram Alir Penelitian .......................................................................
3.3 Tempat Penelitian ................................................................................
3.4 Prosedur Penelitian ..............................................................................
3.4.1 Perancangan firmware ...............................................................
3.4.2 Perancangan hardware ...............................................................
3.4.3 Pembuatan CDI baru ..................................................................
3.4.4 Pengujian pengaruh sudut pengapian .........................................
21
21
24
24
24
31
35
36
BAB IV DATA DAN ANALISIS
4.1 Data Hasil Pengujian ...........................................................................
4.1.1 Hasil pengujian firmware dan hardware CDI baru ...................
4.1.2 Data hasil pengujian unjuk kerja mesin ....................................
4.2 Perhitungan ..........................................................................................
42
42
47
47
viii
4.2.1 Tekanan efektif rata-rata ...........................................................
4.2.2 Konsumsi bahan bakar spesifik .................................................
4.2.3 Efisiensi termal .........................................................................
4.3 Analisis pada Putaran Mesin Berubah .................................................
4.3.1 Sudut pengapapian ....................................................................
4.3.2 Torsi ...........................................................................................
4.3.3 Daya ..........................................................................................
4.3.4 Tekanan efektif rata-rata ...........................................................
4.3.5 Konsumsi bahan bakar spesifik .................................................
4.3.6 Efisiensi termal .........................................................................
4.4 Analisis pada Sudut Pengapian Berubah .............................................
4.4.1 Torsi ...........................................................................................
4.4.2 Daya ..........................................................................................
47
47
48
49
49
50
52
55
57
58
60
60
61
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan ..........................................................................................
5.2 Saran ....................................................................................................
62
62
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................
LAMPIRAN .........................................................................................................
62
64
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Variasi sudut pengapian ........................................................................
Tabel 3.2 Spesifikasi Dynojet 250i .......................................................................
Tabel 4.1 Hasil perhitungan tingkat error .............................................................
Tabel 4.2 Data hasil perhitungan tekanan efektif rata-rata ...................................
Tabel 4.3 Data hasil perhitungan konsumsi bahan bakar spesifik ........................
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan efisiensi termal ................................................
x
38
39
46
47
48
49
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Gambar 2.2
Gambar 2.3
Gambar 2.4
Gambar 2.5
Gambar 2.6
Gambar 2.7
Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11
Gambar 2.12
Gambar 3.1
Gambar 3.2
Gambar 3.3
Gambar 3.4
Gambar 3.5
Gambar 3.6
Gambar 3.7
Gambar 3.8
Gambar 3.9
Gambar 3.10
Gambar 3.11
Gambar 3.12
Gambar 3.13
Gambar 3.14
Gambar 3.15
Gambar 3.16
Gambar 3.17
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Gambar 4.5
Gambar 4.6
Gambar 4.7
Gambar 4.8
Gambar 4.9
Gambar 4.10
Gambar 4.11
Gambar 4.12
Gambar 4.13
Gambar 4.14
Gambar 4.15
Perhitungan sudut pengapian menggunakan angular timer .........
Kurva sudut pengapian .................................................................
Kurva pengapian pada penelitian Puškár ......................................
Efisiensi termal mesin pada penelitian Priyadarsini, dkk. ............
Prinsip kerja motor bensin 4 langkah ...........................................
Skema CDI-AC .............................................................................
Skema CDI-DC .............................................................................
Sinyal input pulser ........................................................................
Penampang koil sepeda motor standar ........................................
Tekanan vs sudut poros engkol dan torsi vs sudut pengapian ......
Posisi penyalaan busi pada motor bensin .....................................
Pengaruh variasi sudut pengapian terhadap brake torque ............
Diagram alir pembuatan dan pengujian CDI programmable ........
Diagram alir program CDI ............................................................
Diagram alir program perhitungan efisiensi dan putaran mesin ...
Diagram alir program pembacaan sudut pengapian .....................
Diagram alir program penentuan sudut pengapian .......................
Diagram alir program panjang sinyal SCR ...................................
Blok diagram sistem hardware CDI .............................................
Sinyal input pulser Suzuki Satria FU ...........................................
Signal conditioning .......................................................................
DC to DC converter ......................................................................
High-power switch ........................................................................
Regulator 3,3 volt .........................................................................
Rangkaian mikrokontroler ............................................................
Skema PCB pada software eagle 7.2.0 .........................................
Blok diagram pengujian ................................................................
Pengukuran sudut pengapian standar ............................................
Dinamometer Dynojet 250i ..........................................................
Blok diagram sinyal input CDI .....................................................
Sinyal input CDI ...........................................................................
Blok diagram sinyal output CDI ...................................................
Sinyal output mikrokontroler ........................................................
Sinyal trigger mosfet DC ke AC ...................................................
Sinyal pulsa error ..........................................................................
Grafik error CDI ...........................................................................
Perhitungan sudut pengapian untuk variasi pengaturan CDI ........
Pengukuran torsi untuk variasi pengaturan CDI ...........................
Pengukuran daya untuk variasi pengaturan CDI ..........................
Perhitungan bmep untuk variasi pengaturan CDI .........................
Perhitungan bsfc untuk variasi pengaturan CDI ...........................
Perhitungan efisiensi termal untuk variasi pengaturan CDI .........
Pengukuran torsi untuk variasi putaran mesin ..............................
Pengukuran daya untuk variasi putaran mesin .............................
xi
4
5
5
6
7
9
9
11
12
13
14
15
21
25
28
29
29
30
31
32
33
33
34
34
35
35
36
38
39
42
43
43
44
45
45
46
49
50
52
55
57
58
60
61
DAFTAR NOTASI
adv
advtim
bmep
bsfc
cnt
countin
fcpu
fscr
fsignal
f(trans)
IC2Value
ṁf
n
no
NR
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
=
P
period
period(trans)
period(scr)
=
=
=
=
pickuppos
presc
presc(ign)
presc(trans)
=
=
=
=
presc(scr)
=
QLHV
rpm
T1
T2
V
x
x1,x2
y
=
=
=
=
=
=
=
=
y1,y2
η
ηc
∆T
=
=
=
=
0xFFFF
=
sudut pengapian yang ditentukan
jumlah clock counter penghitung sudut pengapian
tekanan efektif rata-rata (kPa)
konsumsi bahan bakar spesifik (Kg/kW.h)
nilai awal counter untuk setiap sudut yang ditentukan
jumlah clock dalam satu periode pulsa dari pulser
sumber clock mikrokontroler (Hz)
frekuensi sinyal gate SCR (Hz)
frekuensi sinyal input (Hz)
frekuensi tegangan AC / tegangan masuk transformator (Hz)
bilangan integer dari perhitungan panjang pulsa PWM input
laju aliran massa bahan bakar (Kg/h)
putaran mesin (rpm)
jumlah overflow
jumlah revolusi per siklus (untuk mesin 2 langkah NR =1 dan untuk
mesin 4 langkah NR = 2)
daya (kW)
jumlah clock maksimal sebelum terjadi overflow
jumlah clock maksimal sebelum terjadi overflow
jumlah clock maksimal sebelum terjadi overflow pada timer sinyal
gate SCR
besar sudut posisi awal tonjolan pulser diukur dari TMA (45o)
pembagi clock mikrokontroler
nilai pembagi frekuensi cpu pada ignition timer
nilai pembagi frekuensi cpu yang digunakan pada timer
pembangkit AC
nilai pembagi frekuensi cpu pada timer pembangkit sinyal gate
SCR
nilai pembakaran bawah (kJ/Kg)
putaran mesin per menit
hasil perhitungan panjang sinyal high (μs)
hasil pengukuran panjang sinyal high (μs)
volume langkah (m3)
putaran mesin di antara x1 dan x2 yang ditentukan
putaran mesin yang tersimpan pada mikrokontroler
waktu pengapian dalam derajat di antara y1 dan y2 yang
ditentukan, dihitung dari posisi TMA
waktu pengapian yang tersimpan pada mikrokontroler
efisiensi termal (%)
efisiensi pembakaran (0,85)
selisih hasil pengukuran dan hasil perhitungan panjang sinyal high
(μs)
clock maksimal sebelum overflow (16-bit)
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran A
1. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI standar ......................................
2. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian standar .............
3. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +2 ....................
4. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +4 ....................
5. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +6 ....................
6. Data hasil pengujian unjuk kerja mesin CDI baru pengapian +8 ....................
66
66
66
67
67
67
Lampiran B
1. Grafik pengujian torsi daya CDI standar .........................................................
2. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian standar ...............................
3. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +2 .......................................
4. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +4 .......................................
5. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +6 .......................................
6. Grafik pengujian torsi daya CDI baru pengapian +8 .......................................
7. Grafik pengujian torsi daya semua variasi pengaturan ....................................
68
69
70
71
72
73
74
Lampiran C
1. Program main.c ................................................................................................
2. Program pwm_input.c ......................................................................................
3. Program usart.c ................................................................................................
4. Program led.c ...................................................................................................
75
77
80
81
xiii