Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 4, No. 2, Agustus-Desember, 2020

## ANALISIS PENGARUH TEKANAN INJECTOR TERHADAP PERFORMA ENGINE PADA GOKART URBAN DIESEL KONTES MOBIL HEMAT ENERGI (KMHE) RISET DIKTI
ALI ROSYIDIN 1 , YAFID EFFENDI 2 , MUHAMMAD FAJRI 3
Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Tangerang Jl. Perintis Kemerdekaan I/33 Cikokol-Tangerang E-Mail : rosyidinali90@gmail.com

## ABSTRAK
Prinsip  injeksi  bahan  bakar  yang  baik  bertujuan  untuk  dapat  memenuhi  berbagai  hal  yang diharapkan  dari  kendaraan  bermesin  diesel,  sistem  injeksi  bahan  bakar  minyak  (BBM)  (termasuk  pompa injeksi dan nozzle) memainkan peranan yang penting karena secara langsung mempengaruhi performa mesin dan kendaraan. (Denso, 2005), Pada motor diesel umumnya saat injeksi yang normal adalah antara 20º Crank Angle sampai dengan 16º Crank Angle Before Top Dead Centre. Jika saat injeksi dimundurkan (mendekati TDC), temperatur dan tekanan udara yang masuk menjadi lebih tinggi sehingga ignition delay lebih pendek. Penelitian ini telah dilakukan eksperimen berupa penggantian alat spi pada cam injector mesin diesel. Spi yang  diganti  yaitu  dari  spi  cam  injektor  standar  original  pabrikan  menjadi  spi  buatan  (modifikasi)  untuk merubah posisi sudut derajat letak cam injektor yang akan menekan pompa bahan bakar (fuel pump) dan disalurkan ke ruang bakar melalui injektor yang merupakan waktu penyalaan (ignition timing) bahan bakar pada ruang bakar motor diesel.
Kata Kunci : Gokart; Mesin diesel MDX 186 FA,Injektor,Timing.

## ABSTRACT
The principle of good fuel injection aims to be able to meet various expectations from diesel engine vehicles, the fuel injection system (BBM) (including the injection pump and nozzle) plays an important role because it directly affects the performance of the engine and vehicle. (Denso, 2005), In diesel motors, the normal injection time is generally between 20º Crank Angle to 16º Crank Angle Before Top Dead Centre. If the injection is pushed back (close to TDC), the temperature and pressure of the incoming air will be higher so that the ignition delay will be shorter. This research has been carried out an experiment in the form of replacing the SP tool on the cam injector of a diesel engine. The spi that has been replaced is from the original factory standard spi cam injector to an artificial spi (modification) to change the angle position of the injector cam position which will suppress the fuel pump (fuel pump) and be channeled to the combustion chamber through the injector which is the ignition timing. fuel in the diesel engine combustion chamber Keywords : Go-kart, MDX 186 FA Diesel Engine, Injectors, Timing.

## 1. PENDAHULUAN
Dari  pemeriksaan  yang  dilakukan  pada  mesin diesel pada laboratorium mesin kapal, Jurusan Teknik Sistem  Perkapalan,  Fakultas  Teknologi  Kelautan, Institut  Teknologi  Sepuluh  Nopember  maka diperlukan  sebuah  analisa  terkait  performa  mesin diesel yang mengharuskan mengatur ulang pada fuel injection timing dengan  memvariasikan  nilai derajatnya  dengan  tepat.  Hal  ini  bertujuan  untuk memperbaiki  kualitas  pembakaran  dan  menurunkan banyaknya  asap  yang  terkandung  dalam  gas  buang, dimana  emisi  gas  buang  yang  dihasilkan  mesin tersebut  untuk  memenuhi  nilai  batas  emisi  yang diijinkan dengan mengacu sesuai pada standar IMO ( International  Maritime  Organization ).  Sehingga diharapkan dengan memvariasikan waktu penyalaan bahan  bakar  mesin  diesel  sebagai  pemantik  awal,
emisi gas buang yang dihasilkan semakin rendah dan konsumsi bahan bakar semakin irit, serta daya yang dihasilkan oleh mesin tersebut lebih efisien.
Sistem  pemindah  tenaga  saat  ini  telah  menjadi sebuah sistem yang wajib terdapat pada segala jenis kendaraan bermotor. Fungsi sistem pemindah tenaga memungkinkan kendaraan menyesuaikan beban dan kondisi  jalan,  memungkinkan  kendaraan  berjalan mundur, meminimalisir hentakan ketika perpindahan gigi,  dan  menyalurkan  putaran  mesin  menuju  roda roda.  Misalkan  saja  pada  kondisi  jalan  menanjak, penggunaan  system  transmisi  yang  tepat  akan memudahkan.
Kontes  Mobil  Hemat  Energi  (KMHE)  yang diadakan DIKTI merupakan kegiatan yang diadakan untuk  mengapresiasi  hasil  inovasi  dan  kreasi mahasiswa  dalam  merancang  dan  membangun
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 4, No. 2, Agustus-Desember, 2020
kendaraan  yang  aman,  irit,  dan  ramah  lingkungan. Persediaan  bahan  bakar  sebagai  sumber  energi semakin  menipis  sementara  kebutuhan  energi meningkat menyebabkan eolnergi menjadi permasalahan  hamper  seluruh  negara  didunia termasuk  Indonesia.  Hal  ini  menuntu  kita  unutk berpikir  mencari  solusi  terbaik  dalam  mengatasi permasalahan tersebut, diantaranya dengan melakukan  penelitian  yang  bertujuan  untuk meningkatkan efisiensi penggunaan bahan bakar.
Perlombaan dibagi menjadi dua kategori yaitu : Kategori pertama prototype adalah Kendaraan masa depan  dengan  desain  khusus  yang  memaksimalkan efisiensi,  dengan  kategori  kelas  mesin  penggerak  : Motor  Pembakaran  Dalam  (MPD),  MPD  Diesel, MPD Ethanol, Motor Listrik.
Gambar 1. Mobil Kategori Prototype Urban  Concept adalah  kendaraan  irit  bahan bakar  yang  tampilannya  menyerupai  mobil penumpang saat ini. Kendaraan Urban Concept harus memenuhi  peraturan  khusus  yang  telah  ditetapkan oleh  Kontes  Mobil  Hemat  Energi  (KMHE)  untuk kategori  ini.  Salah  satu  persyaratan  khusus  untuk kendaraan yang berlomba dalam kategori ini adalah ‘ Stop and Go Driving’.
Gambar 2. Mobil Kategori Urban

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Pada tahap ini dilakukan persiapan bahan-bahan dan peralatan yang akan digunakan dalam penelitian serta pembelajaran mengenai cara/proses penelitian. Melakukan pengecekan pada mesin diesel mengenai kondisi  mesin,  basic  performa  mesin, full  load dari mesin diesel sebelum dilakukan percobaan.
Langkah Langkah perancangan:
1. Pembuatan Spi Cam Injektor . 2. Pemasangan Spi Cam Injektor.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
a. Variasi Injection Timing Motor Diesel
Daya  mesin  adalah  daya  yang  diberikan  untuk mengatasi  beban  yang  diberikan  oleh  generator. Daya yang dihasilkan mesin disambungkan dengan generator  listrik  dapat  dihitung  berdasarkan  beban pada  generator  listrik  dan  dinyatakan  sebagai  daya efektif generator (Ne), yang mana satuannya dalam bentuk  watt  (W).  Hubungan  tersebut  dinyatakan dengan persamaan dibawah ini:
Ne =
V x I x cos φ η !"#"$%&'$ x η &$%#()*(*
Dimana : V : 184 V I : 3,9 A 𝐶𝑜𝑠 : 1 η generator : 0,9 η transmisi : 0,95
Maka : Ne = V x I x cos φ η !"#"$%&'$ x η &$%#()*(*
= 184 x 3,9 x 1
0,9 x 0,95
= 1013 W

## ≈ 1,013 Kw
Torsi  merupakan  ukuran  kemampuan  mesin  untuk menghasilkan  kerja.  Torsi  adalah  hasil  pembagian daya dalam satu menit dengan putaran mesin (rpm) sehingga  memiliki  satuan  Nm  (SI).  Momen  torsi dihitung dengan persamaan seperti berikut:
Mt = 60000 Ne
2πn
Dimana :
Ne : 1,013 kW
n : 1800 rev/min Maka : Mt = 60000 Ne
2πn
= 60000 x 1,013 kW
2 x 3,14 x 1800 rpm
= 5,377 Nm
Besarnya  tekanan  dalam  ruang  bakar  berubah- ubah sepanjang langkah piston tersebut. Bila diambil tekanan  yang  berharga  konstan  yang  bekerja  pada piston  dan  menghasilkan  kerja  yang  sama,  maka tekanan  tersebut  dikatakan  sebagai  kerja  per  siklus
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 4, No. 2, Agustus-Desember, 2020
per volume langkah piston. Tekanan efektif rata-rata teoritis  yang  bekerja  sepanjang  volume  langkah piston  sehingga  menghasilkan  daya  yang  besarnya sama  dengan  daya  efektif.  BMEP  dihitung  dengan persamaan:

## bmep = Ne x Z x 60000
A x L x n x i
Dimana : Ne : 1,013 Kilowatt A : 0,0044 (m 2 )
L : 0,08 (m) i : 1 n : 1800 (rpm) z : 2 (mesin 4 langkah) Maka :
bmep = Ne x Z x 60000 A x L x n x i = 1,013 x 2 x 60000 0,0044 x 0,08 x 1800 x 1 = 191856,01 N m + ≈ 191,86 kPa Specific fuel consumption (Sfc) adalah jumlah bahan bakar yang dipakai mesin untuk menghasilkan daya efektif  1  (satu)  hp  selama  1  (satu)  jam.  Didaptkan perhitungan sebagai berikut:
m N ,, = m ,, 𝑠 Dimana : m ,, = ρ ,, x v ,, Sedangkan besarnya pemakaian bahan bakar spesifik adalah :
Sfc = 3600 x m N ,, Ne Dimana : 𝜌 𝑏 : 836 Kg/m 3 𝑣 𝑏 : 10-5 m 3 s : 60 s Ne : 1,013 kW Maka : m ,, = ρ ,, x v ,, = 836 x 10 -. = 0,00836 kg m N ,, = m ,, 𝑠
= 0,00836 kg 60 𝑠 = 0,000139 kg s
Sfc = 3600 x m N ,, Ne = 3600 𝑥0,000139 /! ( 1,013 𝑘𝑊
= 0,49163 kg kW. jam ≈ 491,63 gr

## kW. jam
Efisiensi termal adalah ukuran besarnya pemanfaatan energi  panas  yang  tersimpan  dalam  bahan  bakar untuk  diubah  menjadi  daya  efektif  oleh  mesin pembakaran  dalam.  Secara  teoritis  dituliskan  dalam persamaan :
η &0 = Ne ṁ ,, xLHV ,, x 100%
=
1,013 kW x 100% 0,000139 /! ( x 123+12.1,+56 8
/! = 17,02 % Dimana
selanjutnya sama akan cara penyelessaiannya.  Data  yang  diambil  adalah  data pada putaran 1800 rpm ke kanan, sebagai berikut : 1. Daya Daya  mesin  adalah  daya  yang  diberikan  untuk mengatasi beban yang diberikan oleh generator. Daya yang  dihasilkan  mesin  disambungkan  dengan generator  listrik  dapat  dihitung  berdasarkan  beban pada  generator  listrik  dan  dinyatakan  sebagai  daya efektif  generator  (Ne),  yang  mana  satuannya  dalam bentuk  watt  (W).  Hubungan  tersebut  dinyatakan dengan persamaan dibawah ini:
Ne = V x I x cos φ η !"#"$%&'$ x η &$%#()*(*
Dimana : V : 175 V I : 3,5 A
𝐶𝑜𝑠 : 1
η generator : 0,9 η transmisi : 0,95
Maka : Ne = V x I x cos φ η !"#"$%&'$ x η &$%#()*(* = 175 x 3,5 x 1 0,9 x 0,95 = 873 W
≈ 0,873 kW
2. Torsi
Torsi  merupakan  ukuran  kemampuan  mesin  untuk menghasilkan  kerja.  Torsi  adalah  hasil  pembagian daya dalam satu menit dengan putaran mesin (rpm) sehingga  memiliki  satuan  Nm  (SI).  Momen  torsi dihitung dengan persamaan seperti berikut:
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 4, No. 2, Agustus-Desember, 2020
P-ISSN: 2549- 5038   E-ISSN:
2580-4979
Mt = 60000 Ne

## 2πn
Dimana : Ne : 0,873 kW
n : 1800 rev/min
Maka :
Mt = 60000 Ne 2πn
= 60000 x 0,873 kW
2 x 3,14 x 1800 rpm
= 4,632 Nm
3. Brake Tekanan Efektif Rata-Rata (BMEP) Besarnya  tekanan  dalam  ruang  bakar  berubah- ubah sepanjang langkah piston tersebut. Bila diambil tekanan  yang  berharga  konstan  yang  bekerja  pada piston  dan  menghasilkan  kerja  yang  sama,  maka tekanan  tersebut  dikatakan  sebagai  kerja  per  siklus per volume langkah piston. Tekanan efektif rata-rata teoritis  yang  bekerja  sepanjang  volume  langkah piston  sehingga  menghasilkan  daya  yang  besarnya sama  dengan  daya  efektif.  BMEP  dihitung  dengan persamaan:

## bmep = Ne x Z x 60000
A x L x n x i Dimana : Ne : 0,873 Kilowatt A : 0,0044 (m 2 )
L : 0,08 (m)
i : 1 n : 1800 (rpm) z : 2 (mesin 4 langkah) Maka :
bmep = Ne x Z x 60000 A x L x n x i = 0,873 x 2 x 60000 0,0044 x 0,08 x 1800 x 1
= 165340,91 N m + ≈ 165,34  kPa 4. Specific Fuel Consumption (SFC) Specific fuel consumption (Sfc) adalah jumlah bahan bakar yang dipakai mesin untuk menghasilkan daya efektif  1  (satu)  hp  selama  1  (satu)  jam.  Didaptkan perhitungan sebagai berikut:
m N ,, = m ,, 𝑠
Dimana : m ,, = ρ ,, x v ,, Sedangkan besarnya pemakaian bahan bakar spesifik adalah :
Sfc = 3600 x m N ,, Ne
Dimana : 𝜌 𝑏 : 836 Kg/m 3 𝑣 𝑏 : 10-5 m 3 s : 60 s Ne : 0,873 KW Maka : m ,, = ρ ,, x v ,, = 836 x 10 -. = 0,00836 kg
m N ,, = m ,, 𝑠
= 0,00836 kg 60 𝑠 = 0,000139 kg s
Sfc = 3600 x m N ,, Ne = 3600 𝑥0,000139 /! ( 0,873 𝑘𝑊 = 0,57071 kg kW. jam ≈ 570,71 gr kW. jam
5. Efisiensi Thermal (ηth)
Efisiensi termal adalah ukuran besarnya pemanfaatan energi  panas  yang  tersimpan  dalam  bahan  bakar untuk  diubah  menjadi  daya  efektif  oleh  mesin pembakaran  dalam.  Secara  teoritis  dituliskan  dalam persamaan :
η &0 = Ne ṁ ,, xLHV ,, x 100%
=
0,0873 kW x 100% 0,000139 /! ( x 123+12.1,+56 8
/!
= 14,661 %

## 4. KESIMPULAN
Dari  hasil-hasil  penelitian  yang  dilakukan  dapat disimpulkan bahwa :
1. Valve timing dinyatakan dalam bentuk diagram yang menunjukkan besarnya sudut poros engkol berdasarkan kedudukan torak pada titik mati atas (TDC)  atau  titik  mati  bawah  (BDC).  Hal  ini bertujuan  untuk  mengetahui  perbedaan  setiap besarnya  sudut  pada  grafik  secara  teori  untuk kemudian dilakukan eksperimen dan pengerjaan spi menggunakan mesin pemotong frais (proses machining )  untuk  kemudian  dipotong  sesuai perhitungan.  Setelah  proses  pemotongan material  spi  tersebut  harus  diberi  racun  sepuh
Motor Bakar: Jurnal Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Tangerang, Vol. 4, No. 2, Agustus-Desember, 2020
P-ISSN: 2549- 5038   E-ISSN: 2580-4979
untuk  memperkuat  material  spi  (proses hardening ).
2. Dengan  variasi  injeksi  yang  dilakukan,  dapat disimpulkan bahwa :
a. Dengan  pengunaan  bahan  bakar  metanol pada Mesin Diesel dengan Start of Injection
Standart 18 o BTDC  didapatkan  perbaikan unjuk kerja dan emisi gas buang dibanding dengan Start  of  Injection Standart 16 o
BTDC.  Sedangkan  penurunan  unjuk  kerja dan  emisi  gas  buang  ditunjukkan  pada parameter Daya, Torsi, BMEP, Specific Fuel Consumtion , Efesiensi Thermal.
b. Dengan  pengunaan  bahan  bakar  metanol pada Mesin Diesel dengan Start of Injection Standart 14 o BTDC  didapatkan  perbaikan unjuk kerja dan emisi gas buang dibanding dengan Start  of  Injection  Standart 16 o BTDC.  Sedangkan  penurunan  unjuk  kerja dan  emisi  gas  buang  ditunjukkan  pada parameter Daya, Torsi, BMEP, Specific Fuel Consumtion , Efesiensi Thermal.

## DAFTAR PUSTAKA
Deutchman,  aaron  D, Machine  design  theory  and practice, New York
Gillespie,  Thomas,  “ Fundamentas  Of  Vehicle
Dynamics”, Publisher Commonwealth,
1982.
John  A.  Schey.  2000.  Proses  Manufaktur  . Terjemahan  oleh  Rines,  Dwiyani  Asih  dan Basuki  Heri  Winarno.  2009.  Yogyakarta. Andi.
Khurmi  RS.  G.JK.  1980,  Text  Book  of  Machine Design Eurasia; New Delhi.Publising House, ltd Ram Nagar. Niemann,  Gustav, Machine  Elements, vol.I,  II,
Spring Verlag, Berlin, 198.
Petrovsky,  N,  “Marine  Internal  Combustion Engine”, Mir Publisher, Moscow, 1988.
Sularso,  K.  S.  1991,  Dasar  Perencanaan  dan Pemilihan  Elemen  Mesin;  Jakarta.  PT. Pradnya Paramita. Jakarta.
William D. Callister Jr. John Wiley&Sons. Material
Science  and  Engineering.  2004.  An Introduction