Abstrak — Linear engine adalah salah satu inovasi dari engine yang dikembangkan  karena  memiliki  performa yang lebih  baik bila  dibandingkan  dengan  mesin  konvensional.  Peningkatan performa  yang  dialami  karena  berkurangnya  gaya  gesek  yang terjadi. Sehingga perlu dilakukan pembuktian untuk mengetahui performa linear engine hasil modifikasi dari mesin konvensional Yamaha RS 100 CC dengan cara memprediksi melalui simulasi. Dalam  analisa  ini  akan  dibandingkan  performa  mesin konvensional dengan linear engine dalam bentuk  perbandingan tekanan  dengan  volume,  daya,  torque,  BSFC,  Brake  efficiency dalam  variasi  kecepatan  antara  3.2  m/s  –  19.2  m/s.  Hasil penelitian  menunjukan  bahwa  performa  yang  dihasilkan  linear engine hasil modifikasi tersebut meningkat. Daya maksimal dari linear engine meningkat sekitar 7.2% dari daya sebelumnya 6.9 kW  menjadi    7.4  kW.  Begitu  juga  torque  yang  dihasilkan meningkat menjadi 12.4 N/m , selain itu BSFC dari linear engine mengalami perbaikan sekitar 2 – 10% dari BSFC sebelumnya.
Kata kunci — Linear engine,mModifikasi Yamaha RS 100 CC, performa, Simulasi.

## I. PENDAHULUAN
OTOR linear  engine dengan  menggunakan  sistem pegas  merupakan  salah  satu  inovasi  yang  sedang dikembangkan.  Menurut  beberapa  penelitian  yang  telah dilakukan, linear  engine memiliki  keunggulan  meningkatkan efesiensi  dari  kinerja  sebuah  mesin  dibandingkan  dengan mesin konvensional biasa [1].
Prinsip kerja antara linear engine dengan sistem pegas dan mesin  konvensional  biasa  terletak  pada  proses  menuju kembali  pada  titik  mati  atas.  Mesin  konvensional  biasa memiliki  mekanisme  dasar  untuk  putaran  terdiri  dari  engkol, connecting  rod dan piston .  Sedangkan  untuk linear  engine terdiri dari engkol, pegas dan piston .
Berdasarkan perbedaan tersebut gaya gesek yang diterima oleh linear engine lebih kecil karena tidak terdapat gaya gesek yang  dihasilkan  oleh connecting  rod .  Sehinnga  memberikan efesiensi  yang  lebih  besar  dibandingkan  mesin  konvensional biasa yang memiliki gaya gesek yang lebih banyak.
Oleh  karena  itu,  berdasarkan  beberapa  penelitian  yang telah  dilakukan  sebelumnya  tulisan  ini  akan  mencoba  untuk memprediksi  perbedaan  performa  antara linear  engine bersilender  tunggal  dengan  menggunakan  system  pegas  hasil
modifikasi  dari  mesin  konvensional  Yamaha  RS  100  cc dengan menggunakan pemodelan melalui simulasi.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Berdasarkan  beberapa  penelitian  yang  telah  dilakukan, linear  engine memiliki  performa  yang  lebih  baik  bila dibandingkan  dengan  mesin  konvensional  biasa.  Perbedaan performa yang terjadi karena adanya sedikit prinsip kerja yang berbeda.  Prinsip  kerja  dari  linear  engine  dapat  mengurangi gaya  gesek  yang  diterima  sehingga  dapat  meningkatkan performa  sehingga output seperti  daya,  torsi  serta  konsumsi bahan bakar dapat menjadi lebih baik [1].
Linear  engine memiliki  prinsip  kerja  yang  hampir  sama dengan  mesin  konvensional.  Perbedaan  prinsip  kerjanya hanya  terletak  pada  proses  kembali  pada  titik  mati  atas. Perbedaan  mekanisme  dasar  tersebut  dapat  dilihat  sebagai berikut [1]:

## Mesin Konvensional
Mekanisme dasar putaran untuk mesin konvensional biasa terdiri dari :
 Piston
 Connecting rod
 Crankshaf

## Linear Engine
Mekanisme  dasar  proses  kembalinya  pada  titik  titik  mati atas linear engine terdiri dari :
 Piston  Connecting rod  Pegas 
Pada  mesin  konvensional  gaya  gesek  terjadi  pada main bearing , seal, connecting rod dan journal bearing , skirt , rings ,  serta gas  pressure .  Adapun  persamaan fmep untuk masing  –  masing  gaya  gesek  yang  terjadi  adalah  sebagai berikut:

## Prediksi Performa Linear Engine Bersilinder Tunggal Sistem Pegas Hasil Modifikasi dari Mesin Konvensional Yamaha RS 100CC
Fakka Kodrat Tulloh, Aguk Zuhdi Muhammad Fathallah dan Semin Jurusan Teknik Sistem Perkapalan, Fakultas Teknologi Kelautan, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS) Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111
E-mail :  athalaz@its.ac.id,
M
Gambar. 1.  Gerak rotasi pada mesin konvensional.
Gambar. 2. Gerak pada linear engine.
 Maing Bearing
 Fmep bearing = (1)
 Seal  Fmep Seal =
(2)
Connecting rod dan bearing Fmep bearing = (3) Dan K = (4) Skirt Fmep skirt = (5)
Rings Fmep rings = (6)
Gas Pressure
Gambar. 3. Diagram Flow Chart. Fmep gasload = (7)
Pada  perhitungan fmep linear engine persamaan (5) tidak digunakan  karena  gesekan skirt pada linear  engine tidak terjadi. Selebihnya untuk perhitungan fmep yang lainnya sama dengan perhitungan pada mesin konvensional.

## III. METODE PENELITIAN
Metode  yang  digunakan  untuk  mengerjakan  masalah dalam  pengerjaan  skripsi  ini  dengan  cara  simulasi.  Metode pemodelan menggunakan simulasi software untuk mengetahui prediksi  performa  motor  bakar  dalam linear  engine yang dimodifikasi  dari  motor  bakar  dalam  konvensional  Yamaha RS  100  CC.  Adapun  detail  Pengerjaan  ditunjukkan  dalam Gambar 3.

## Pengukuran Yamaha RS 100 CC
pengukuran – pengukuran mesin Yamaha RS 100 CC dilakukan  dengan  menggunakan  jangka  sorong,  data  diukur mulai  dari  panjang  pipa, diameter inlet ,  diameter outlet serta bagian  -  bagian  yang  diperlukan  untuk  menginput  data  pada proses simulasi.  Untuk spesifikasi dari  mesin tersebut adalah sebagai berikut:
Selesai Tidak Mulai Pengukuran Yamaha RS 100 CC Pengumpulan data Yamaha RS 100 CC Pemodelan Linear Engine Validasi hasil Analisa & Pembahasan Input data Simulasi Perhitungan Fmep Kesimpulan & Saran Sesuai
Tabel 1.
Fmep total Mesin konvensional RPM Fmep mesin konvensional Satuan 500 0.62 Bar 1000 0.69 Bar 1500 0.67 Bar 2000 0.68 Bar 2500 0.70 Bar 3000 0.73 Bar 3500 0.76 Bar 4000 0.80 Bar 4500 0.83 Bar 5000 0.87 Bar 5500 0.91 Bar 6000 0.95 Bar Tabel 2. Fmep total linear engine
Type : Yamaha RS 100 T Power : 6.9 kW, 6000 RPM Displacement : 100,3 Cc Rasio Kompresi : 1 : 9.3 Jumlah Cylinder : 1 Bore : 46.4 mm Stroke : 59.9 mm

## Pengumpulan Data Yamaha RS 100 CC.
Setelah  data  pengukuran  didapat  kemudian  dilakukan beberapa  perhitungan  seperti  perhitungan fmep ,  bukaan scavanging dan  perhitungan  lainnya  untuk  proses  penginputan data. Adapun hasil perhitungan fmep dapat dilihat pada Tabel 1.
Pemodelan Linear Engine
Pemodelan linear engine dilakukan dengan menggunakan software .  Dimana  dalam  pemodelan linear  engine dilakukan semirip  mungkin  agar  hasil  yang  nantinya  diperoleh  dapat dianalisa semaksimal mungkin.

## Input Data
Setelah  model  yang  diinginkan  telah  jadi,  dilakukan proses  penginputan  data.  Penginputan  data  didapat  dari  hasil pengukuran  sebelumnya  serta  dari  proses  perhitungan  yang didapat dari teori – teori yang didapat.

## Simulasi  Model.
Setelah  proses  pemodelan  beserta  pengimputan  data selesai  dilakukan  maka  model  tersebut  siap  disimulasikan. Linear  engine disimulasikan  dengan  beban  penuh.  adapun variasi kecepatan antara 3.2 m/s  – 19.2  m/s.

## IV. ANALISA DATA
Pada  pemodelan linear  engine ini  parameter  utama dimensi menggunakan mesin konvensional, akan tetapi siklus kerja  menggunakan  mesin linear .  Perbedaan  utama  pada performa linear  engine dengan  mesin  konvensional  adalah fmep (friction  main  effective  pressure) yang  dihasilkan  oleh mesin  tersebut,  sehingga  analisa  kergian  karena fmep merupakan  salah  satu point penting  yang  harus dipertimbangkan.  Pada  kali  ini  ada  beberapa  perbandingan performa yang akan dianalisa antara lain:
1. Perbandingan  grafik Gaya gesek Vs Piston Speed
2. Perbandingan Log P – Log V
3. Perbandingan P – V diagram
4. Perbandingan grafik brake power Vs piston speed
5. Perbandingan Torque vs  piston speed
Pada Gambar 5. menunjukan perbandingan kerugian gaya gesek  yang  diterima  oleh  mesin  konvensional  dan linear engine pada  variasi  kecepatan  yang  sama.  Pada  mesin konvensional  gaya  gesek  mengalami  penurunan  sampai kecepatan  4.8  m/s  akan  tetapi  mengalami  peningkatan  gaya gesek  setelahnya.  Sedangkan  pada linear  engine gaya  gesek mengalami  penurunan  sampai  kecepatan  8.0  m/s  dan seterusnya  gaya  gesek  yang  dialami  menjadi  sedikit  lebih stabil.
Pada Gambar 7. menunjukan grafik p – v diagram linear engine pada kecepatan 3.2 m/s, 17.6 m/s, dan 19.2 m/s. pada kecepatan  17.6  m/s  menunjukan  grafik p  –  v diagram  pada torque maksimal  yang  dihasilkan  oleh linear  engine . sedangkan pada daya maksimal p – v diagram ditunjukan pada kecepatan 19.2 m/s.
Suatu  daya  dapat  meningkat  dengan  mengurangi  gaya gesek  yang  terjadi  pada  mesin.  Karakteristik  tersebut  dapat dilihat  pada  Gambar  8.  Perbedaan  daya  antara  mesin konvensional  dan linear dapat  terlihat.  Dimana  mesin linear engine memiliki  daya  yang  lebih  besar  dari  pada  mesin konvensional  pada  setiap  kecepatan  yang  sama.  Pada kecepatan  piston  19.2  m/s  mesin  konvensional  hanya mencapai daya sebesar 6.9 kW sedangkan pada linear engine mencapai 7.4 kW.
RPM Fmep Linear Engine Satuan 500 0.81 Bar 1000 0.63 Bar 1500 0.58 Bar 2000 0.57 Bar 2500 0.56 Bar 3000 0.56 Bar 3500 0.57 Bar 4000 0.58 Bar 4500 0.59 Bar 5000 0.60 Bar 5500 0.61 Bar 6000 0.62 Bar
Gambar. 5. Grafik perbandingan gaya gesek.
Torsi merupakan salah satu indikator yang sangat penting untuk  mengetahui  performa  mesin.  Pada  gambar  9. menunjukan grafik torsi linear engine cenderung terlihat lebih besar  dibandingkan  dengan  torsi  yang  dihasikan  oleh  mesin konvensional. Torsi yang paling besar berada pada kecepatan 17.6  m/s,  dimana  pada  saat  itu  torsi  yang  dihasilkan  oleh linear engine sebesar 12.4 N/m.

## V. KESIMPULAN
Dari  hasil  simulasi  yang  dilakukan  didapatkan  hasil bahwa linear  engine yang  dimodifikasi  dari  mesin konvensional  biasa  menghasilkan  performa  yang  lebih  baik. Peningkatan  performa  yang  dihasilkan  oleh  linear  engine diakibatkan  karena  gaya  gesek  yang  diterima  lebih  sedikit dibandingkan  dengan  mesin  konvensional  biasa.  Gaya  gesek rata–rata  berkurang  sebesar 10  –  40 % dari gaya  gesek  yang dihasilkan  oleh  mesin  konvensional.  Untuk  daya, torque dan BSFC :
1. Daya  maksimal  yang  dihasilkan  oleh linear  engine pada kecepatan  19.2  m/s  adalah  7.4  kW  sedangkan  untuk kecepatan  yang  sama  untuk  mesin  konvensional  biasa daya yang dihasilkan hanya sebesar 6.9 kW.
2. Toque tertinggi yang dihasilkan oleh linear engine adalah pada  kecepatan  17.6    m/s  yaitu  sebesar  12.4  N/m. sedangkan  pada  mesin  konvensional torque yang dihasilkan sebesar  11.1 N/m.
3. Brake specific fuel consumtion yang dihasilkan oleh linear engine lebih  baik  dibandingkan  dengan  mesin konvensional  biasa.  Perbedaan  perbandingan  pada  setiap kecepatan piston sekitar 2 – 10% .
Gambar. 6. Grafik perbandingan Log P - Log V
Gambar. 7. Grafik perbandingan p - v diagram
Gambar. 8. Grafik perbandingan Brake Power vs Piston speed
Gambar. 9. Grafik perbandingan torque vs piston speed.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Fathallah,  A.Z.M.  dan  Bakar,  2009, “Prediction  Studies  for  the Performance  of  a  Single  Cylinder  High  Speed  Spark  Ignition  Linier
Engine with Spring Mechanism as Return Cycle”
[2] Heywood,  J  B.  and  E.  Sher.1998, “The  two  –  stroke  cycle  engine”, New York.
[3] Mikalsen,  R.  and  A.P.  Roskilly,  2007, “A  review  of  free  –  piston engine history and application”
[4] Mikalsen,  R.  and  A.P.  Roskilly,  2008, “Performance  simulation  of a spark ignited free – piston engine generator”.
[5] Li  Q.  F,    J.  Xiao,  and  Z.  Huang,  2008,“ Simulation  of  a  Two-Stroke Free-Piston Engine for  Electrical  Power  Generation,  Energy  & Fuel”s.
[6] Zazalli,  M.N.B.  2008, “Prediction  studies  for  the  performance  of  a single cylinder high speed SI linear engine”