## ANALISA  PERFORMA ENGINE DIESEL
TYPE 3306 S/N 10Z34720
Nazaruddin 1 , Yuliani 2
Dosen Jurusan Teknik Mesin Sekolah Tinggi Teknologi Pekanbaru *Corresponding author : nazaruddin_sai@yahoo.com

## Abstrak
Overhaul dilakukan pada  engine Diesel  series  3306  Caterpillar karena  telah  mengalami low  power. Analisis dilakukan  pada engine ini  untuk mengetahui  hasil performance engine yang  dikeluarkan  oleh  alat dynamometer  test, mengetahui performance engine secara  teori  berdasarkan  literature  dan  mengetahui  perbandingan performance engine ( mechanical energy ) hasil pengujian dynamometer dengan perhitungan secara teori . Pengujian dilakukan beberapa kali untuk mendapatkan hasil yang mendekati spesifikasi engine . Power tertinggi yang dapat dicapai adalah 245 Hp pada saat timestamp 768 seconds, engine speed menunjukkan 1804 rpm dan torque 714 lbs-ft. Ketika timestamp dinaikkan  lagi,  putaran  ( engine  speed) meningkat,  tapi torque dan power sudah menurun.  Pada perhitungan secara teori daya yang dihasilkan 247,8 Hp dan torque 721,4 lbs-ft pada putaran 1804 rpm . Dengan engine  speed yang  sama,  secara  teoritis  torsi (torque) dan  daya (power )  yang  terjadi  akan  terus  meningkat, sedangkan pada pengujian dengan menggunakan alat uji dynamometer, torsi (torque) tidak dapat dinaikkan hingga putaran maksimum.  Dari  perbandingan  hasil  pengujian dynamometer dengan  perhitungan  secara  teori,  terlihat  bahwa      hasilnya sudah mendekati. Performance engine perhitungan secara teori lebih besar hasilnya dari pada hasil pengujian dynamometer . Hal  ini  disebabkan  karena  pengaruh  perbandingan  kompresi.  Pada  pengujian  tidak  ada  dicantumkan  berapa  besaran perbandingan kompresi, sedangkan secara teori dapat ditentukan sepanjang masih pada batas range nya (8 – 23).
Kata kunci : Low power, Dynamometer test, Performance engine

## 1. PENDAHULUAN
Engine Diesel  series  3306  Caterpillar yang merupakan  milik  customer  PT.  Macmahon  Indonesia yang  dioperasikan  untuk  unit Excavator  320 . Engine Diesel yang dioperasikan di area pertambangan batu bara ini  mengalami  kerusakan  sehingga  diharuskan scedhule overhaul atau pembongkaran untuk dilakukan perawatan di service workshop PT. Trakindo Utama. Engine Diesel  series  320  Caterpillar dilakukan overhaul karena  telah  mengalami low  power, setelah dilakukan Tecknical Analysis atau pengambilan data dari engine, yang  mana  dari  hasil  pengujian technical analysis, engine tersebut ternyata sudah diluar spesifikasi. Setelah dilakukan overhaul, engine berikutnya  dilakukan test di dynamometer untuk mengetahui power ( mechanical energy ).  Parameter pada engine harus  pada range dari  spesifikasi performa engine yang  telah  ditentukan dealer  Caterpillar. Hasil pengujian  setiap engine biasanya  didokumenkan  dan tidak dipublikasikan (PT.Trakindo, 2018). Penelitian dilakukan untuk 1. Mengetahui hasil performance engine Diesel series
3306 yang dikeluarkan oleh alat dynamometer test setelah dilakukan overhaul di Service Trakindo .
2. Mengetahui performance engine Diesel  series 3306 secara teori berdasarkan literatur.

## 2.      TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Engine Diesel Engine adalah  suatu  alat  yang  memiliki kemampuan  untuk  merubah  energi  panas  yang  dimiliki oleh  bahan  bakar  menjadi  energi  gerak.  Berdasarkan
fungsinya  maka  terminologi engine pada Caterpillar  biasa  digunakan  sebagai  sumber  tenaga  atau  penggerak utama ( prime power ) pada  mesin genset, kapal ( marine vessel )  ataupun  berbagai  macam  peralatan  industri.  (B. Firmansyah, 1993)
Efisiensi yang dimiliki engine tertentu dinyatakan  dalam  persen  dari actual tenaga  yang dihasilkan  (BHP)  berbanding  dengan  tenaga  yang dihasilkan engine secara  teoritis  (IHP).  Performa  dinilai dengan membandingkan tenaga keluaran engine dan atau efisiensi engine. Ini bisa dihitung menggunakan beberapa cara. Spesifikasi pabrik pembuat harus diketahui terlebih dahulu untuk memahami pengaruh faktor-faktor ini pada performa engine .
Gambar1. Diameter bagian dalam engine (Caterpillar, 2003)

## 2.2      Parameter Performa
Baik  atau  tidaknya  suatu  desain engine dapat dilihat  melalui  unjuk  kerja  ( performance )  yang dihasilkannya  (Rajagukguk,  Jenniria.  2012).  Pengujian suatu engine ditentukan  oleh  beberapa  parameter  unjuk
kerja engine dan  kadar  emisi  gas  buang  hasil pembakaran.  Unjuk  kerja  menjadi  penting  karena berkaitan  dengan  tujuan  penggunaan engine dan  faktor ekonomisnya  sedangkan  tinggi  rendahnya  emisi  gas buang berhubungan dengan faktor lingkungan 2.2.1 Daya (Horse Power)
Horse  Power adalah  suatu  power  yang  timbul pada engine akibat  terjadinya  proses  pembakaran  antara fuel (bahan  bakar)  dan  udara  didalam  silinder.  Besar kecilnya  power  yang  dihasilkan  selain  diakibatkan  oleh bahan  bakar  dan  udara  adalah  juga  dipengaruhi  oleh unsur-unsur dibawah ini :
a. Besar  kecilnya bore  diameter (berkaitan dengan area dari piston)
b. Panjang pendeknya piston stroke (berhubungan dengan piston displacement )
c. Point a & b mempunyai relasi dengan indicated mean effective  pressure
d. Jumlah  silinder  dari engine (berhubungan dengan engine displacement )
e. Putaran engine permenit (rpm). Kerena  itu  unsur  tersebut diatas  mutlak  adanya untuk  mengubah fuel dan  udara  menjadi  energi  panas ( heat  energy )  yang  kemudian  dikonversi  sehingga menjadi brake horse power pada flywheel
Secara  matematis  hubungan  antara  point  a  sampai dengan e adalah sebagai berikut (B.Firmansyah, 1993)  : Ni  = π /4 . D 2 . S . pi . n . z   (lb.ft/munite)
(1.) Ne  = π /4 . D 2 . S . pe . n . z   (lb.ft/munite)
(2.)
Dimana : D  = Diameter piston (in)
S  = Piston stroke (ft) pi = Tekanan indicator rata-rata (psi) pe =  Tekanan efektif rata-rata (psi) z  =  Jumlah silinder
n  = Engine rpm =  rpm/2 ; untuk 4- stroke
=  rpm ; untuk 2- stroke cycle Setelah melalui konversi, maka persamaan diatas menjadi :
33000 . . . . . 4 / 2 z n pe S D Ne π = (Hp)  (3)
2.2.2 Torsi Besarnya torsi ( torque ) ditentukan dengan persamaan :
n xNe T 5252 = (lb-ft)               (4)
Dimana : Ne  = Daya efektif yang dihasilkan engine n  =  Putaran mesin 5252  = Faktor konversi
2.2.3    Pemakaian  Bahan  Bakar  Spesifik (Spesific  Fuel Consumption)
Besarnya Spesific  Fuel  Consumption dapat
dihitung dengan persamaan (Wiranto A, 1988 ):
Be= Ne Gf (Kg/jam.Hp)                 (5)
Dimana: G f =  Pemakaian  Bahan  bakar  yang  digunakan (Kg/jam)
N e = Daya efektif (Hp)
Pemakaian bahan bakar spesifik pada motor ini dinyatakan  sebagai  ukuran  ekonomis  dalam  pemakaian bahan bakar dan dapat menggunakan rumus (N.Petrovsky, 1994) :
Be=
eff th LHV k . η ⋅ (lb/HP.jam)         (6)
Dimana : k = Faktor konversi satuan
LHV =Nilai kalor rendah dari bahan bakar (BTU/lb) η th eff = Efficiency thermal efektif

## 3.    METODE PENELITIAN
Pada  penelitian  ini  penulis  menganalisa  hasil power engine dengan  membandingkan  perhitungan  secara  teori dengan  pengujian engine secara  langsung  menggunakan alat  yang  dinamakan dynamometer ,  sehingga  akan didapat  hasil  dari  pengujian  berupa  data  torsi,  rpm,  dan hp.  Tempat  melakukan  pengujian  dilakukan  di service workshop PT.     Trakindo Utama Jl. Soekarno Hatta No 36 Pekanbaru 3.1   Spesifikasi Engine
Engine serial number : 10Z4720 Floor : 233 hp Nominal : 241 hp Feeling : 248 hp Full load speed : 1800 rpm High idle speed : 1976 rpm Low idle speed : 750 rpm Bore:4.75 inch,Stroke : 6,0 inch Displacement : 640.75 cu-inch
Gambar 2. Engine 3306 Caterpillar
3.2  Alat Uji
Alat pengujian yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Pompa.  Pompa sebagai  alat  yang  mengalirkan air ke  sistem  pendingin          yaitu  radiator  dan digunakan untuk supply ke dalam dynamometer
2. Day  tank. Tempat  penampungan  solar  yang  akan masuk ke dyno room
3. Cooling column.
Sebagai alat mengatur temperatur kerja engine
4. Flowrate. Untuk  mengatur  bukaan  air  yang  akan masuk  ke dyno yang  telah  dikontrol  secara langsung dimonitor.
Gambar 3.KomputerTampilan Dyno (PT.Trakindo Utama, 2018)

## 4.    HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1  Data Hasil Pengujian Engine
Untuk mendapatkan
power maksimum (mendekati  spesifikasi engine ),  pengujian  dilakukan beberapa kali. Dari hasil pengujian dengan meningkatkan timestamp , maka diperoleh data sebagai berikut.
Tabel 1.  Data pengujian engine I
Timesta mp (seconds ) Engine Speed (Rpm) Torque (Lbs- Ft) Powe r (Hp) 10 754 32 5 60 760 32 5 120 763 32 5 240 754 33 5 369 760 34 5 419 1260 53 12 519 2003 107 41 630 1912 246 90 698 1839 367 129 731 1796 445 152 798 1953 199 74 858 1992 108 41 887 1997 107 40 907 1120 49 11 967 724 29 4 997 728 31 4 (Suntingan data hasil pengujian)
Pada  pengujian  pertama  ini, power tertinggi yang  mampu  dicapai  adalah  pada  152  Hp,  putaran  1796 rpm dan torsi 445 Lbs-Ft.
Tabel 2.  Data pengujian engine ke 2
Timesta mp (second s) Engine Speed (Rpm) Torque (Lbs-Ft) Power (Hp) 10 2031 102 40 60 2026 109 41 120 2008 126 50 240 1925 316 116 360 1804 558 191 430 1877 445 159 460 1804 562 193 520 1936 300 110 640 2023 108 42 710 1654 89 28 839 784 34 6 959 772 35 5 1059 770 37 5
Pada  pengujian  kedua  ini,  kondisi  tertinggi yang  dapat  dicapai  adalah  saat timestamp  460  seconds, engine  speed menunjukkan 1804  rpm,  torque  562  lbs-ft dan power193  hp. Ketika timestamp dinaikkan,  putaran meningkat, tapi torque dan power sudah menurun. Tabel 3.  Data pengujian engine ke 3 Timesta mp (second s) Engine Speed (Rpm) Torque (Lbs-Ft) Power (Hp) 70 1039 42 8 80 1391 68 31 120 2053 101 39 249 2080 92 36 369 2024 108 42 489 2010 169 65 549 1963 268 98 658 1876 481 172 718 1848 596 209 768 1804 714 245 838 1824 650 226 958 1856 555 196 1078 1862 519 183 1437 1910 339 124 1798 1930 308 112 2158 2003 146 56 2639 1547 78 22
Pada  pengujian  ketiga  ini, power tertinggi  yang dapat  dicapai  adalah  245  Hp  pada  saat timestamp  768 seconds,  engine  speed menunjukkan 1804  rpm dan torque  714  lbs-ft. Ketika timestamp dinaikkan  lagi, putaran ( engine speed) meningkat, tapi torque dan power sudah menurun.

## 4.2   Performanca Engine
a. Daya ( Power Engine )
Daya efektif yang dihasilkan engine ditentukan dengan penggunakan pers.(2.6) :
33000 . . . . . 4 / 2 z n p S D Ne e π =
Dimana : D  = Diameter piston ( 4,75 in ) S  = Piston stroke ( 6,0 in =  0,5 ft) p e =  Tekanan efektif rata-rata = 170,64 psia z  =  Jumlah silinder ( 6 ) n  = Engine rpm
=  1806 rpm/2 ; untuk 4- stroke cycle engine Maka :
33000
6 . 2 / 1806 . / 64 , 170 ). 5 , 0 .( ) 75 , 4 .( 785 , 0 2 2 in lb ft in Ne = =  247,8 Hp
b. Torsi
Besarnya torsi ( torque ) ditentukan dengan pers.(4)
n xNe T 5252 = (lb-ft)
Dimana : Ne  = Daya efektif dihasilkan engine =   247,8 Hp n  =  Putaran mesin = 1804 rpm 5252  = Faktor konversi Maka
1804 8 , 247 5252 x T = = 721,4 lb-ft
c. Pemakaian bahan bakar spesifik
Pemakaian  bahan  bakar  spesifik  dapat  ditentukan dengan menggunakan pers. (5) :
Be   =
eff th LHV k . η ⋅ (lb/HP.jam)
Dimana :
k =  Faktor konversi satuan = 2545 LHV =  Nilai kalor rendah bahan bakar
=  18220  BTU/lb
η th eff = Efficiency thermal efektif = 51,88% Maka :
Be    =
5188 , 0 18220 2545 ⋅
= 0,27 lb/HP.jam = 0,123 kg/HP.jam
Pemakaian Bahan Bakar (Be ’ )
Be ’ = γ e B
Dimana : γ =  Berat jenis bahan bakar = 0,82 (solar)
Maka :
Be ’ = 82 , 0 123 , 0 = 0,15 liter/HP.jam
Be ’ = 0,15 x Ne  (liter/jam) Untuk harga Ne  =  247,8 Hp Be ’ = 0,15 x 247,8 =  37,2 liter/jam
Dengan  melakukan  cara  perhitungan  yang  sama, tapi dengan putaran yang divariasikan, maka harga daya, torsi  dan  pemakaian  bahan  bakar  dapat  ditentukan  dan ditabelkan seperti tabel 4 dibawah ini.
Tabel 4.  Data Hasil Perhitungan Engine Speed (Rpm) Torque (Lbs-Ft) Power (Hp) Fuel Consumtion (liter/hour) 1039 721,3 142,7 21,4 1391 721,5 191,1 28,6 1547 721,4 212,5 31,8 1804 721,4 247,8 37,2 1856 721,3 254,9 38,2 1910 721,3 262,3 39,3 1963 721,2 269,6 40,44 2003 721,5 275,2 42,2
4.3    Pembahasan
Pengujian  I  (pertama)  yang  dilakukan  terhadap engine  Diesel  series  3306 Caterpillar, hasilnya  masih jauh  dibawah  spesifikasinya,  dimana power tertinggi yang  sanggup  dicapai  adalah  152  Hp,    torsi  445  lb-ft pada  putaran  1796  rpm.  Pada  pengujian  ke  2  (dua), power tertinggi  yang  dapat  dicapai  adalah  193  Hp,  torsi 562  lb-ft  pada  putaran  1804  rpm.  Pada  pengujian  ke  3 (tiga), power yang  dapat  dicapai  adalah  245  Hp.  Tosri ( torque ) yang dihasilkan sebesar   712 lb-ft pada putaran 1804  rpm  dengan  torsi.  Daya  yang  dihasilkan  dari pengujian ketiga sudah mendekati spesifikasi dari engine yang  diuji.  Jadi engine  Diesel  series  3306 Caterpillar mempunyai torsi  (torque  maximum)  712  lb-ft pada putaran 1804 rpm.
Gambar 4. Grafik Performa Engine (Pengujian)
Dari  grafik performa  engine hasil  pengujian gambar  4.  terlihat  saat  putaran  meningkat  hingga  1804 rpm  maka  torsi  yang  terjadi  juga  meningkat  dan
demikian pula dengan daya. Namun pada ketika putaran terus  naik,  torsi  maupun  sudah  menurun.  Dengan demikan  dapat  dikatakan  bahwa  torsi  maksimum  yang dapat  dicapai  oleh engine  type  3306  S/N  10Z34720 Caterpillar adalah 712 lb-ft pada putaran 1804 rpm.
Pada perhitungan secara teori, untuk mendapatkan harga  tekanan  efektif  rata-rata  ( mean  effective  ressure ) digunakan  siklus  tekanan  terbatas  ( dual  cycle ).  Dengan dapatnya harga tekanan efektif rata-rata, maka parameter performance engine ( mechanical  energy  engine) dapat diketahui.  Untuk  memudahkan  perbandingan  hasil perhitungan  maka basic  engine  speed dibuat  sama dengan engine  speed pengujian.  Hasil  dari  perhitungan secara teori dirangkum pada tabel 5.
Gambar.5 Grafik Performa Engine (Teori)
Dari  grafik performa  engine hasil  pengujian  gambar  5, terlihat  daya  yang  dihasilkan  meningkat  dengan meningkatkatnya  putaran.  torsi  yang  terjadi  cendrung atau  nyaris  konstan.  Dengan  demikan  dapat  dikatakan bahwa  torsi  maksimum  tidak  dapat  dicapai  oleh engine type 3306 S/N 10Z34720 Caterpillar dengan perhitungan teori.
Pada tabel  5.    dapat  dilihat perbandingan  hasil pengujian  menggunakan dynamometer dengan  hasil perhitungan secara teoritis
Tabel 5. Perbandingan hasil pengujian dengan perhitungan
Gambar 6. Grafik Performa Engine Kombinasi
Dari  gambar  6.  Grafik performa  engine kombinasi (teoritis + pengujian), dapat dilihat dengan engine speed yang sama, secara teoritis torsi (torque) dan daya (power ) yang  terjadi  akan  terus  meningkat  Sedangkan  pada pengujian  dengan  menggunakan  alat  uji dynamometer, torsi (torque) tidak  dapat  dinaikkan  hingga  putaran maksimum.

## 5.   KESIMPULAN
Performance engine setelah dilakukan overhaul di Service Trakindo , berdasarkan alat uji Dynamometer test adalah  : Torque  maximum  712  lb-ft , Power  245  Hp , Engine  Speed  1804  Rpm , Timestamp  768  seconds . Parameter performance engine ( mechanical  energy engine) hasil  pengujian  ini  telah  disesuaikan  dengan spesifikasi  yang  telah  ditentukan Dealer  Caterpillar . Hasil perhitungan secara teori dengan engine speed yang sama yaitu 1804 Rpm didapatkan parameter performance engine sebagai  berikut  : Power  247,8  Hp , Torque  721,4 lb-ft , Fuel Consumtion 37,2 liter/hour . Dari perbandingan  hasil  pengujian dynamometer dengan perhitungan secara teori, terlihat bahwa   hasilnya sudah mendekati dimana hasil pengujian didapat power 245 Hp dan  hasil  perhitungan  didapat  247,8  Hp. Performance engine perhitungan secara teori lebih besar hasilnya dari pada  hasil  pengujian dynamometer .  Hal  ini  disebabkan karena pengaruh perbandingan kompresi. Pada pengujian tidak  ada  dicantumkan  berapa  besaran  perbandingan kompresi,  sedangkan  secara  teori  dapat  ditentukan sepanjang masih pada batas range nya (8 – 23).

## DAFTAR PUSTAKA
1. B.  Firmansyah,  1993, Engine  Power  Concept  & Therminology,  Training  Center PT.  Trakindo Utama, Jakarta.
2. Caterpillar,  2003, Diesel  Engine  Fundamentals , Publisher by Asia Pacific Learning, Australia.
3. N.Petrovsky,  1994, Marine  Internal  Combustion Engine, Mir Publisher, Moscow,.
4. PT.Trakindo Utama, 2018, Pekanbaru.
5. Rajagukguk, Jenniria. 2012. Analisis Performa Mesin Bensin Dengan Pengujian Angka Oktan
Berbeda. Jurnal Teknokris. 10/1: 4-11.
6. Wiranto Aris munandar, 1998, Penggerak Mula Motor Bakar Torak, Penerbit ITB Bandun. Engine Speed (Rpm) Torque  (lb-ft) Power (Hp) Peng ujian Teori Penguji an Teori 1039 42 721,3 8 142,7 1391 68 721,5 31 191,1 1547 78 721,4 22 212,5 1806 712 721,4 245 247,8 1856 555 721,3 196 254,9 1910 339 721,3 124 262,3 1963 268 721,2 98 269,6 2003 146 721,5 56 275,2