26
BAB III
METODOLOGI
3.1. Diagram Alir Penelitian
Rangkaian kegiatan penelitian secara garis besar dapat dilihat pada
Gambar 3.1 dibawah ini:
Gambar 3.1 Diagram alir penelitian.
Kesimpulan
Analisa DataDalam Grafik
Selesai
Mulai
Persiapan
Penelitian
Pengujian BahanBakar
Hasil
Pengujian
E0 E5 E10 E15
Pencampuran bahan bakar
Pengujian beban tetapputaran berubah
Pengujian Bebanberubah putaran tetap
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
27
3.2. Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan di Laboratorium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta.
3.3. Alat dan Bahan
Beberapa peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut :
1. Astrea Prima
Berfungsi sebagai mesin pembakaran dalam, dimana bahan bakar yang
digunakan adalah bensin jenis premium, E5, E10, E15. Motor bakar yang
digunakan dalam pengujian ini adalah mesin Astrea Prima dengan spesifikasi
seperti Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Spesifikasi mesin
Tipe Mesin SOHC, 4 langkah, pendingin udara
Susunan silinder Satu silinder, kemiringan 80o dari vertikal
Diameter x langkah 50 x 49,5 mm
Volume langkah 97,1 cc
Perbandingan kompresi 9 : 1
Karburator Keihin 16 mm
Daya maksimum 8,9 PS/8000 rpm
Torsi maksimum 0,93 kgf.m/6000 rpm
2. Dynamometer on chassis
Alat ini digunakan untuk mengetahui unjuk kerja mesin uji. Alat ini dapat
memperoleh data berupa putaran mesin dalam satuan (Rpm), torsi mesin dalam
satuan (Nm), laju aliran bahan bakar dalam satuan (kg/h). Dinamometer yang
digunakan adalah dynamometer on chassis tipe generator AC. Pada
dinamometer tipe ini mesin terpasang di rangka sepeda motor yang dinaikkan
di atas alat dynamometer tersebut. Roda belakang dari sepeda motor dijaga
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
28
agar berada di atas roller dengan cara menyesuaikan penahan roda depan dan
mengikat sepeda motor tersebut ke pengikat di bagian rangka dinamometer.
3. Papan lampu
Alat ini berfungsi untuk menyerap keluaran energi listrik dari generator pada
dinamometer generator. Papan lampu terdiri dari 30 lampu pijar dan 2 buah
lampu sorot dengan masing-masing daya 200 W dan 1000 W sehingga daya
maksimalnya 8000 W. Pada alat ini juga terdapat voltmeter dan amperemeter.
4. Neraca pegas
Neraca pegas digunakan untuk mengukur beban pada lengan housing
generator. Beban yang didapat digunakan untuk menghitung besaran torsi yang
terjadi pada generator. Pemasangan neraca pegas yaitu pada lengan yang
dipasang pada sisi housing generator. Neraca yang digunakan memiliki skala
satuan kg dan ketelitian 0,1 kg.
5. Tachometer
Tachometer yang digunakan dalam pengujian berfungsi untuk mengukur
kecepatan rotasi. Terdapat dua tachometer yang digunakan, pertama
tachometer untuk mengukur rotasi poros engkol yang menggunakan sinyal
pulser sebagai acuan pengukuran dan yang kedua adalah tachometer untuk
mengukur putaran poros generator. Untuk mengukur rpm poros engkol
menggunakan digital tachometer variasi untuk sepeda motor merk TDH yang
disambung pada kabel pulser, + aki dan – aki. Sedangkan untuk mengukur rpm
dinamometer menggunakan digital photo tachometer model DT – 2234C +
yang diarahkan pada poros dynamometer yang telah diberikan pengembali
sinyal dari tachometer. Spesifikasi dari digital photo tachometer adalah sebagai
berikut:
• Display : 5 digits, 18mm (0.7”) LCD.
• Test range : 2,5 to 99.999 RPM.
• Resolution : 0.1 RPM (2.5 to 999.9 RPM). 1 RPM (over 1,000 RPM).
• Accuracy : ± (0.05% + 1 digit).
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
29
• Detecting distance: 50 to 200mm / 2 to 10 inch (LED) 50 to 500mm / 2 to
20 inch (Laser).
• Operating temp.: 0 to 500C (32 to 1220F).
6. Blower
Mesin yang digunakan merupakan mesin dengan pendinginan sirip udara
dimana tipe pendinginan ini memanfaatkan aliran udara dari arah depan motor
untuk mengalirkan panas yang berlebih pada mesin. Pada saat dilakukan
pengujian mesin, blower digunakan untuk menciptakan aliran udara yang
berguna sebagai fluida pendigin. Blower yang digunakan memiliki spesifikasi
sebagai berikut:
Type : Centrifugal air blower
Model : CZR
Voltage : 220 V
Wind amount : 2,5 m3/min
Frequency : 50 Hz
Rotating speed: 2820
Wind pressure : 450 Pa
7. Power supply
Rangkaian power supply merupakan rangkaian yang terdiri dari regulator
voltage dan rangkaian transformator step down. Regulator voltage berfungsi
untuk mengatur arus AC dari listrik PLN yang diteruskan ke rangkaian
transformator step down. Rangkaian transformator step down terdiri dari
transformator step down, dioda 4 kaki, dan kapasitor. Rangkaian tersebut
berfungsi untuk menurunkan tegangan dan penyearah tegangan. Rangkaian
power supply digunakan untuk mengatur tegangan DC pada magnet generator
yang digunakan untuk mengatur variasi pembebanan pada generator.
8. Voltmeter
Voltmeter yang digunakan merupakan sebuah multimeter yang merupakan
multimeter yang digunakan untuk mengukur tegangan listrik (Volt), arus listrik
(Ampere) dan hambatan atau resistensi (Ohm). Pada dinamometer yang
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
30
digunakan, multimeter digunakan untuk mengukur tegangan listrik yang terjadi
pada output generator dan pada power supply pembuat medan magnet
generator. Pengukuran tegangan listrik pada output generator menggunakan
Ampermeter AC sedangkan pada input magnet generator menggunakan
Ampermeter DC.
9. Ampermeter
Ampermeter yang digunakan merupakan sebuah clampmeter. Penggunaan
clampmeter memiliki kelebihan pengukuran arus listrik tanpa harus memiliki
kontak dengan terminal listriknya dengan demikian kita tidak perlu merubah
rangkaian listrik yang kita ukur.
10. Gelas ukur
Menggunakan gelas ukur 100 ml dan 1000 ml. Gelas ukur 100 ml digunakan
untuk mengukur konsumsi bahan bakar. Gelas ukur tersebut diberi lubang
dibagian bawah untuk diberikan selang ke karburator sepeda motor. Gelas ukur
1000 ml digunakan untuk mencampur bensin dan etanol dengan menggunakan
fraksi volume. Cara mencampurkan etanol dengan bensin dilakukan dengan
cara menuangkan bensin sebanyak % volume campuran yang diinginkan dan
kemudian menuangkan etanol hingga total kedua bahan bakar tersebut menjadi
satu liter. Setelah dilakukan pencampuran dari kedua bahan bakar tersebut
kemudian dilakukan pengadukan agar didapatkan campuran yang homogen
dari kedua bahan bakar tersebut.
11. Alat pengukur waktu
Alat pengukur waktu yang digunakan adalah aplikasi stopwatch dalam
smartphone android. Aplikasi stopwatch tersebut digunakan untuk mengukur
waktu konsumsi bahan bakar per sepuluh mililiter. Dari data tersebut dapat
diketahui laju aliran bahan bakar per satuan waktu.
12. Alat bantu perbengkelan
Terdiri dari kunci pas, kunci ring, kunci inggris, obeng, tang, palu, dan alat
mekanik lainnya. Alat- alat tersebut digunakan untuk mengganti oli,
membersihkan karburator, menguras bahan bakar sisa dan lain sebagainya.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
31
13. Premium
Bahan bakar premium digunakan sebagai campuran dengan ethanol dan
sebagai pembanding dengan campuran premium-etanol. Bahan bakar premium
yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari SPBU.
14. Etanol
Digunakan sebagai campuran bahan bakar premium-etanol dengan E5 (5%
etanol), E10 (10% etanol), dan E15 (15% etanol). Bahan bakar etanol tersebut
menggunakan ethanol (ethyl alcohol) absolute Merck 100983.2500
Rangkaian dari alat dynamometer on chassis tipe generator AC serta alat
yang digunakan dalam proses pengujian dapat dilihat pada Gambar 3.3.
Gambar 3.2 Rangkaian alat dynamometer on chassis
3.4 Prosedur Penelitian
Beberapa tahap penelitian pada pengujian pengaruh bahan bakar terhadap
unjuk kerja mesin ini antara lain adalah:
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
32
3.4.1 Persiapan
Pada tahap ini terbagi dua untuk persiapan yaitu:
a. Persiapan campuran premium-etanol
Pencampuran bahan bakar premium-etanol dengan variasi E0 (0% etanol), E5
(5% etanol), E10 (10% etanol), dan E15 (15% etanol) dilakukan sebelum
dimasukan ke dalam tabung ukur konsumsi bahan bakar.. Pencampuran etanol
menggunakan tabung ukur ukuran 1 liter menggunakan perbandingan volume.
b. Persiapan mesin
Sebelum melakukan pengujian dan pengambilan data, mesin sepeda motor
masih dalam keadaan dingin sehingga perlu dilakukan pemanasan mesin.Untuk
pemanasan mesin bahan bakar yang digunakan adalah premium. Hal ini
dilakukan dengan tujuan antara lain :
Mencegah Keausan. Bila mesin tidak beroperasi dalam waktu yang agak
lama, biasanya oli berada di panci oli. Itulah sebabnya pemanasan pada
akhirnya membantu mencegah keausan mesin. Sebab dengan pemanasan,
anda memberi kesempatan pada oli untuk bergerak dari panci oli dan masuk
kembali ke bagian mesin yang perlu dilumasi.
Mengurangi kebocoran kompresi. Ada bagian-bagian komponen mesin yang
berada pada temperatur tinggi yang memang tidak dibuat presisi. Para
desainer sengaja menciptakan celah dan celah ini secara otomatis akan
berkurang (menjadi presisi) ketika komponen-komponen tersebut terkena
suhu tinggi (memuai). Ini yang kemudian akan mengurangi kebocoran
kompresi. Karena apabila kebocoran kompresi terjadi, maka tekanan pada
mesin akan menurun. Akibatnya, temperatur mesin tidak mampu membakar
campuran bahan bakar dan udara dengan sempurna. Efeknya tenaga yang
dihasilkan tidak optimal.
Membuat proses pembakaran sempurna. Pembakaran yang tidak sempurna
bukan hanya mengakibatkan tenaga mesin kurang optimal. Tapi juga
membuat mesin lebih boros bahan bakar. Hal ini karena kondisi mesin
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
33
masih dingin, sehingga suplai bahan bakar harus lebih besar agar tetap
terjadi pembakaran yang sempurna.
Mencegah kerusakan akibat timbulnya karat jika tidak dipakai dalam waktu
yang cukup lama.
3.4.2 Tahap pengujian
Pengujian dilakukan dengan 2 metode. Metode yang pertama adalah
metode beban tetap putaran berubah. Metode yang kedua adalah metode beban
berubah putaran berubah.
a. Pengujian beban tetap putaran berubah
Prosedur metode pengujian beban tetap putaran berubah adalah sebagai
berikut:
a. Menghidupkan beban lampu pada kondisi maksimun (8.000 W) dengan
kondisi bahan bakar menggunakan premium.
b. Menghidupkan digital tachometer untuk memantau putaran mesin sepeda
motor.
c. Mengatur bukaan throttle agar putaran mesin stabil.
d. Menaikkan beban dengan cara menaikkan tegangan power supply hingga
mencapai beban ringan pada putaran mesin idle.
e. Mencatat tegangan dan arus power supply, tegangan dan arus pada output
listrik AC, putaran dinamometer, waktu pemakaian bahan bakar. Data
tersebut dicatat di lembar tabel pengambilan data yang terlampir pada
lampiran 1.
f. Mengulangi langkah d-e untuk beban sedang pada putaran mesin 3000,
4000, 5000, 6000, 7000, dan 8000 rpm.
g. Mengulangi langkah d-e untuk beban tinggi pada putaran mesin 3000, 4000,
5000, 6000,7000 dan 8000 rpm.
h. Mengganti bahan bakar dengan variasi ethanol awal E5 (5% etanol), E10
(10% etanol), dan E15 (15% etanol).
i. Melakukan pemberian beban ringan, sedang dan berat (langkah d-e) pada
putaran mesin 3000, 4000, 5000, 6000,7000 dan 8000 rpm.
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
34
j. Menurunkan tegangan power supply dan bukaan throttle gas sampai pada
kondisi mesin stasioner (idle).
k. Mematikan mesin sepeda motor dan digital tachometer.
b. Pengujian beban berubah putaran tetap
Prosedur metode pengujian beban berubah putaran tetap adalah sebagai
berikut:
a. Menghidupkan beban lampu pada kondisi maksimun (8.000 W) dengan
kondisi bahan bakar menggunakan premium.
b. Menghidupkan digital tachometer untuk memantau putaran mesin sepeda
motor.
c. Mengatur bukaan throttle pada posisi terbuka penuh.
d. Menaikkan beban dengan cara menaikkan tegangan power supply hingga
mencapai putaran mesin 9000 rpm.
e. Mencatat nilai beban lengan generator, putaran mesin, putaran generator,
dan waktu konsumsi bahan bakar. Data tersebut dicatat di lembar tabel
pengambilan data yang terlampir pada lampiran 2.
f. Melakukan penyesuaian tegangan power supply untuk putaran mesin 8000,
7000, 6000, 5000, dan 4000.
g. Ulangi langkah e untuk putaran mesin 8000, 7000, 6000, 5000, dan 4000.
h. Mengganti bahan bakar dengan variasi etanol E5 (5% etanol), E10 (10%
etanol), dan E15 (15% etanol).
i. Melakukan langkah d-f untuk masing – masing variasi bahan bakar etanol
j. Menurunkan tegangan power supply dan bukaan throttle gas sampai pada
kondisi mesin stasioner (idle).
k. Mematikan mesin sepeda motor dan digital tachometer.
3.5 Hasil Pengujian dan Pengolahan Data
Data yang diperoleh dari hasil pengujian yaitu:
1. Waktu komsumsi bahan bakar per 10 ml.
2. Putaran poros dinamometer (rpm).
3. Putaran mesin (rpm).
4. Arus (A) Power Supply
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
35
5. Tegangan (V) Power Supply
6. Arus (A) keluaran generator.
7. Tegangan (V) keluaran generator.
8. Beban pada lengan housing generator (kg)
Setelah mendapatkan data hasil pengujian, tahap selanjutnya menghitung
data yang akan dihubungkan dengan grafik. Hasil perhitungan data yang didapat
pada tahap ini adalah:
1. Torsi (T)
2. Daya mesin (BHP)
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC)
4. Tekanan efektif rata-rata (BMEP)
5. Efisiensi termal (ηt)
3.6 Analisis Data Dalam Grafik
Pada tahap ini setelah mendapat data yang dibutuhkan pada tahap
pengujian, selanjutnya menganalisa dengan membuat grafik untuk mengetahui
perbandingan unjuk kerja mesin dengan campuran bahan bakar premium-ethanol
dengan variasi E0 (0% ethanol), E5 (5% ethanol), E10 (10% ethanol), dan E15
(15% ethanol). Grafik yang ditampilkan adalah:
1. Torsi terhadap putaran mesin.
2. Daya mesin (BHP) terhadap putaran mesin.
3. Konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC) terhadap putaran mesin.
4. Tekanan efektif rata-rata (BMEP) terhadap putaran mesin.
5. Efisiensi termal (ηt) terhadap putaran mesin.
6. Konsumsi bahan bakar spesifik (BSFC) terhadap daya mesin (BHP)
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id
commit to user