## MODIFIKASI DURASI CAMSHAFT UNTUK MENINGKATKAN PERFORMA MESIN SATU SILINDER 115 CC
Irwan Tri Prasetyo Fakultas teknik, Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Email: Prasetyo2517@gmail.com
Agung Sudrajad Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Email : Agung@untita.co.id

## Yusvardi Yusuf
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sultan Ageng Tirtayasa Email : babayusvardi@yahoo.com

## ABSTRAK
Performa  mesin  yang  kurang  maksimal  pada  motor  standar  mengharuskan  pengguna  motor  memodifikasi  sektor mesin,  salah  satunya  pada  durasi camshaft .  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  meningkatkan  performa  motor  dengan memodifikasi  durasi camshaft. Pelaksanaan  penelitian  dilakukan  di  Laboraturium  Motor  Bakar  Jurusan  Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa . Modifikasi dilakukan dengan merubah durasi camshaft dan lobe separation angle (LSA), dimana durasi camshaft standart pada katup intake 221ᴼ dan lobe separation angle 96.75ᴼ serta katup exhaust 202ᴼ lobe separation angle 84ᴼ. Modifikasi camshaft ke-satu dengan durasi katup intake 235ᴼ dan lobe separation angle 100.5ᴼ serta katup exhaust 235ᴼ dengan lobe separation angle (LSA) 102,5ᴼ yang akan dibandingkan dengan modifikasi camshaft ke-dua dengan durasi katup intake 260ᴼ dan lobe separation angle (LSA)  104ᴼ  serta katup exhaust durasi 260ᴼ  dengan lobe  separation  angle 107ᴼ). Hasil penelitian ini menunjukan bahwa performa mesin  terbaik yakni menggunakan modifikasi camshaft ke-dua. Peningkatan torsi pada modifikasi camshaft adalah  19,182  %  dan  22,902  %  untuk  modifikasi  satu  dan  dua  secara  berturut-turut  terhadap camshaft standar. Untuk peningkatan daya modifikasi camshaft terhadap camshaft standar adalah 7,378% dan 13,45% untuk modifikasi satu dan dua secara berturut-turut.
Kata kunci : Motor, Performa, Modifikasi Camshaft , Lobe Separation Angle (LSA).

## ABSTRACT
The  performance  that  is  not  optimal  on  a  standard  motorcycle  requires  users  to  do  modification  on  the  engine sector. The objective of this research was to improve motorcycle performance by modifying the camshaft duration. The research conducted at Motorcycle Combustion Laboratories Of Engineering Faculty Of Sultan Ageng Tirtayasa University.  The  modification  conducted  by changing  the  camshaft  duration  and  the  Lobe  Separation Angle  (LSA) where  the  standard  of  camshaft  duration  on  valve  intake  was  221ᴼ  with  the  Lobe  Separation  Angle  (LSA)  was 96.75ᴼ.  The  valve  exhaust  was  202ᴼ  with  lobe  separation  angle  was  84ᴼ.  The  Camshaft  duration  on  the  first modification  where valve intake  was  235ᴼ  and the lobe  separation  angle  was  100.5ᴼ  and valve exhaust  was  235ᴼ and the lobe separation angle was 102.5ᴼ. Meanwhile, the camshaft duration on the second modification was valve intake was 260ᴼ and lobe separation 104ᴼ and valve exhaust duration were 260ᴼ and lobe separation angle 107ᴼ. On  the  first  test  by  using  camshaft  duration  first  modification,  the  torque  was  increased  19.182%  than  using standard camshaft. In the second testing by using the second modified camshaft duration, the torque was increased 22.902% compared with the standard camshaft. On the other hand, the power of first modification camshaft with the standard  camshaft  was  7.378%,  the  second  modification  camshaft  with  the  standard  camshaft  is  13.45%  and  the rate  of  fuel  consumption  on  the  standard  camshaft  with  the  first  modification  was  15%  and  on  the  standard
camshaft with the second modification was 15%. The results of this research indicated the best engine performance using a second modified camshaft duration.
Keywords: Motor, Performance, Camshaft Modification, Lobe Separation Angle (LSA).

## 1. PENDAHULUAN
Di  era  modern  ini,  transportasi  merupakan  sarana  yang  dibutuhkan  oleh  masyarakat.  Seiring  dengan perkembangan zaman, kebutuhan akan transportasi selalu meningkat khususnya kendaraan sepeda motor. Hal ini diperkuat oleh data Badan pusat statistik yang menyatakan bahwa pada tahun 2018 sudah tercatat 120.101.047 kendaraan sepeda motor di indonesia [1]. Hal tersebut diikuti pula dengan perkembangan teknologi kendaraan. Kendaraan  yang  diproduksi  oleh  perusahaan  manufaktur  umunya  sudah  melalui  tahap  perancangan  dan pengujian  sehingga  memnuhi  standar  layak  pakai  seperti  keamanan  dan  kenyamanan.  Namun  pada  sebagian pengguna  sepeda  motor  sering  kali  performa  mesin  bawaan  pabrik  ( standard  engine )  masih  dirasa  kurang maksimal, sehingga membuat pengguna sepeda motor memutuskan untuk melakukan modifikasi di sektor mesin untuk meningkatkan performa.
Salah  satu  langkah  yang  dapat  dilakukan  untuk  meningkatkan  performa  mesin  sepeda  motor  dapat dilakukan dengan memaksimalkan kinerja sistem camshaft . Torsi yang dihasilkan oleh motor berbanding  lurus dengan penambahan kecepatan (RPM) serta daya ( Power )  yang diberikan untuk meningkatkan performa mesin [2].  Dengan merubah  durasi  dan menambah  tinggi  bukaan katup  maka  performa  mesin  motor  akan  meningkat [3]. Merubah  durasi  pada camshaft ini  bertujuan untuk  mengubah  waktu membuka dan menutupnya  katup yang    bertujuan    untuk    meningkatkan    efisiensi    volumetrik,  sedangkan    pada Lobe  Separation  Angle  (LSA) perubahan   akan   divariasi   dengan  tujuan    untuk   meningkatkan  power  pada  putaran  atas  [4].  Salah  satu  cara untuk mendapatkan efisiensi volumetric yang maksimal sehingga dapat menghasilkan tenaga seoptimal mungkin adalah dengan melakukan modifikasi pada camshaft [5].
Memodifikasi sistem kerja camshaft dilakukan dengan mengubah durasi dan lobe separation angle (LSA) untuk meningkatkan  performa mesin.  Namun,  perubahan  durasi  dan Lobe  Separation  Angle (LSA)  pada  setiap camshaft tidak  selamanya  berbanding  lurus  dengan  torsi  dan  RPM  yang  diperoleh  [6].  Hal  tersebut menyebabkan munculnya produk aftermarket di pasar otomotif dengan pelbagai merek yang tidak memberikan hasil yang maksimal. Hasil pengujian kekerasan camshaft standar lebih tinggi 30% dibanding  dengan camshaft aftermarket ,  hal  ini  dipengaruhi  struktur  mikro camshaft standar    berbentuk  grafit  lebih  rapat  dan  halus dibandingkan camshaft aftermarket [7]. Saat ini, modifikasi durasi dan Lobe Separation Angle (LSA) dilakukan dengan  mendesain  menggunakan software dan  dikerjakan  oleh  mesin Computer  Numerical  Control (CNC). Penelitian  ini  merujuk  pada  buku Alexander  Graham  Bell [8] . Penelitian  ini  dilakukan  dengan  tujuan meningkatkan  performa  mesin  satu  silinder  empat  langkah  kapasitas  155  cc  dengan  memodifikasi  durasi  dan LSA camshaft .

## 2. METODE PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan pada Bulan September 2019 bertempatan di  Laboraturium Motor Bakar Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa, dengan pengujian berupa mesin motor yang setiap empat langkah torak atau piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja atau bisa disebut juga dengan motor bensin empat langkah [9].

## Gambar 1. Metode Penelitian
Penelitian  dilakukan  dengan  metode  uji  eksperimental  dengan  membandingkan  performa  keluaran  yang dihasilkan  dari camshaft standar, camshaft modifikasi  1  dan camshaft modifikasi  2.  Adapun  performa  yang dimaksud adalah daya dan torsi. Hasil performa diperoleh dengan pengujian nilai daya dan  torsi pada RPM 2000, 4000,  6000  dan  8000  dengan  pembebanan  maksimum.  Pembebanan  dilakukan  dengan  mekanisme  pengereman ( braking  system )  yang  telah  di  desain  sehingga  layak  untuk  dilakukan  pengujian.  Adapun  alat  dan  bahan  serta spesifikasi dari mesin uji adalah sebagai berikut.
Tabel. 1 Spesifikasi Mesin, alat dan bahan
Spesifikasi Mesin Alat dan Bahan Tipe Mesin 4 Langkah, SOHC 2 Klep Van Cooler Mesin Yamaha Mio J Produksi 2012 Diameter x Langkah 50.0 x 57.9 mm Tachometer Volume Silinder 115 cc Load Cell Rasio Kompresi 9.3 : 1 Dial Indikator Kapasitas Oli Mesin 0.9 Liter Toolkit Bahan Bakar Oktan 92 Camshaft

## 3. PERSAMAAN MATEMATIKA
Tabel. 2 Persamaan matematika

## Rumus
Momen gaya pada handle F 1 = m x g = N Torsi Motor
T = F 3 x µ x kt x rm Gaya Gesek Disk brake F gesek = F3 x µ Daya Motor P = 2π x 𝑵𝒓𝒆𝒗 𝒔 xTx 𝟏𝟎 −𝟑 Titik Tengah Gesekan rm = (𝐫𝐛+𝐫𝐤) 𝟐
Konsumsi Bahan Bakar Sfc = 𝐅𝐜 𝑷
Gaya dorong pada piston Kaliver F 3 = 𝑭𝟐 𝒙 𝑨𝟐
𝑨𝟏
Konstanta Pega 𝐤  = 𝑮 𝒙 𝒅𝟑 𝟖.𝑵.𝑫^𝟐
Gaya dorong pada piston master rem 𝑭 𝟐 = 𝑻𝟏 𝑿𝟐
Tabel. 3 Notasi dan keterangan [10]
Notasi Keterangan Notasi Keterangan n Putaran Mesin (rpm) X 1 Jarak handle rem dari poros ke ujung handle (m) P Daya Mesin (hp) m Beban yang dihasilkan oleh timbangan digital (kg) T Torsi (Nm) g Gravitasi (9,8 m/s²) Sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (gr/kWh) G Modulus geser baja (Gpa) p Tekanan pada hidrolik K Konstanta pegas F 1 Gaya pengereman pada handle (N) d Tebal pegas master rem (m) F 2 Gaya dorong pada piston master rem (N) D Diameter pegas master rem (m) F 3 Gaya pengereman pada pendorong piston kampas rem (N) N Jumlah gulungan pegas master rem X 1 Jarak handle rem dari poros ke ujung handle (m) F pegas Gaya pegas (N) X 1 Jarak handle rem dari poros ke penekan piston master rem (m) F 1 ’ Gaya maksimal pada rem (N) sfc Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (gr/kWh) A 1 Luas piston master rem (m²)

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan  dengan metode  pembebanan melalui pengereman ( handel rem)  pada  setiap rpm  dan pada setiap camshaft . Data hasil pengujian kemudian diolah sehingga memperoleh grafik sebagai berikut.
Gambar 2 Grafik perbandingan gaya yang dihasilkan handle rem antara camshaft standar, camshaft modifikasi 1 dan camshaft modifikasi 2 terhadap putaran mesin (rpm)
Pada  gambar  2  grafik  perbandingan  gaya  yang  dihasilkan handle rem  antara camshaft standar, camshaft modifikasi  1  dan camshaft modifikasi  2  terhadap  putaran mesin  (rpm)  dapat  dilihat  bahwa gaya  puncak  untuk semua jenis camshaft terjadi di rpm 6000. Hal ini menandakan bahwa performa mesin terbaik ada pada putaran 6000 rpm. Namun yang menarik adalah, peningkatan gaya yang dihasilkan tiap rpm pada camshaft modifikasi 1 dan  modifikasi  2.  Peningkatan  gaya  menunjukkan  peningkatan  performa  mesin  yaitu  daya  atau  torsi  [7]. Camshaft modifikasi 1 mengalami peningkatan sebesar 50% di rpm 2000, 22% di rpm 4000, 22,6% di rpm 6000 dan  3,5  %  di  rpm  8000  jika  dibandingkan  dengan camshaft standar.  Sedangkan camshaft modifikasi  2 mengalami  peningkatan  sebesar  65%  di  rpm  2000,  25,4%  di  rpm  4000,  23,8%  di  rpm  6000  dan  8,6%  di  rpm 8000.
Peningkatan  gaya  pada  camshaft  modifikasi  2  disebabkan  oleh  sudut  durasi  camshaft  yang  tinggi  yang mengakibatkan  waktu  bukaan  klep  ( valve )  menjadi  lama,  sehingga  bahan  bakar  dan  udara  yang  terkarburasi masuk ke ruang bakar dengan kubikasi yang lebih besar mengakibatkan pembakaran menjadi lebih sempurna.
Dari data gaya handle di atas dapat digunakan untuk mengetahui daya dan torsi motor ,berikut grafik yang menggambarkan daya dan torsi motor dari setaip camshaft .
a. Daya dan torsi pada camshaft standar, modifikasi satu dan modifikasi dua
Gambar 3. Grafik perbandingan daya dan torsi yang dihasilkan oleh camshaft standar, camshaft modifikasi 1 dan camshaft modifikasi 2 pada setiap putaran (rpm)
Gambar  3  menggambarkan  grafik  perbandingan  daya  dan  torsi  yang  dihasilkan  oleh camshaft standar, camshaft modifikasi 1 dan camshaft modifikasi 2 pada setiap putaran mesin (rpm). Grafik tersebut menunjukan peningkatan daya dan torsi pada camshaft modifikasi 1 dan 2 terhadap camshaft standar.
Berdasarkan grafik, camshaft modifikasi 1 menghasilkan peningkatan daya sebesar 30,1% di rpm 2000, 20,3%  di  rpm  4000,  19,3%  di  rpm  6000  dan  5,9%  di  rpm  8000  terhadap camshaft standar.  Sedangkan  untuk camshaft modifikasi  2  mengalami  peningkatan  daya  (Hp)  sebesar  38,4%  di  rpm  2000,  22,5%  di  rpm  4000, 21,7%  di  rpm  6000,  dan  10,9%  di  rpm  8000.  Begitupun  dengan  nilai  torsinya.  Torsi  yang  dihasilkanpun  ikut meningkat. Berdasarkan grafik di atas, camshaft 1 mengalami peningkatan nlai torsi sebesar 30,% di rpm 2000, 20,3%  di  rpm  4000,  16,1%  di  rpm  6000,  dan  5,9%  di  rpm  8000  jika  dibandingkan  dengan camshaft standar. Sedangkan untuk camshaft 2, nilai torsi mengalami peningkatan sebesar 38,4% di rpm 2000, 22,4% di rpm 4000, 18,6% di rpm 6000 dan 10,9% di rpm 8000.
Peningkatan nilai daya dan torsi disebabkan oleh durasi camshaft yang memiliki sudut bukan yang besar. Camshaft modifikasi  2  dengan  durasi camshaft tinggi  memungkinkan  klep  masuk  (valve  in)  membuka  lebih lama, sehingga jumlah cc/unit antara bahan bakar dan udara yang terkarburasi masuk ke ruang bakar lebih besar, mengakibatkan pembakaran lebih sempurna.  Berikut tabel perbandingan daya dan torsi setiap camshaft .
Tabel 4. Perbandingan nilai Daya (Hp) tiap camshaft
RPM Daya ( Horse Power ) Peningkatan Daya (%) Camshaft Standar Camshaft 1 Camshaft 2 Cam std VS Cam 1 Cam std VS Cam 2 2000 2.63 3.76 4.27 30.1 38.4 4000 7.49 9.4 9.66 20.3 22.5 6000 11.86 14.69 15.15 19.3 21.7 8000 14.62 15.53 16.41 5.9 10.9
Tabel 5. Perbandingan nilai Torsi (Nm) tiap camshaft RPM Torsi ( Nm ) Peningkatan Torsi (%) Camshaft Standar Camshaft 1 Camshaft 2 Cam std VS Cam 1 Cam std VS Cam 2 2000 8.8 12.58 14.28 30.0 38.4 4000 12.53 15.72 16.14 20.3 22.4 6000 13.68 16.3 16.81 16.1 18.6 8000 12.2 12.97 13.7 5.9 10.9
Berdasarkan tabel di atas, nilai torsi dan daya terbaik dihasilkan oleh camshaft modifikasi 2 yaitu 16,81 Nm dan 15,15HP di rpm 6000.
b. Konsumsi bahan bakar camshaft standar, modifikasi 1 dan modifikasi 2
Dari data daya yang diperoleh, dapat dicari nilai konsumsi bahan bakar spesifik setiap rpm. Berikut grafik yang menggambarkan nilai konsumsi bahan bakar setiap putaran (rpm) pada masing-masing camshaft.

## Gambar 4 Grafik konsumsi bahan bakar
Pada grafik, dapat di lihat perbandingan nilai konsumsi bahan bakar setiap setiap putaran (rpm) pada masing-masing camshaft. Camshaft 2  memiliki  grafik  yang  lebih  stabil dibandingkan camshaft standar  dan camshaft modifikasi  1.  Durasi camshaft menentukan  kapan  terjadinya  langkah  hisap,  langkah  kompresi, langkah  kerja  dan  langkah  buang.  Durasi (t iming) yang  pas  akan  menentukan  penggunaan  konsumsi  bahan bakar  dan  performa  yang  dihasilkan  lebih  maksimal.  Jika  dilihat  dalam  grafik, camshaft modifikasi  2 memiliki rate konsumsi  bahan  bakar  yang  lebih  stabil  dan  performa  yang  dihasilkan  lebih  besar.  Hal  ini disebabkan oleh durasi pada camshaft modifikasi 2 ada pada sudut yang tepat, sebab jika sudutnya berlebihan yang  terjadi  adalah  udara  dan  bahan  bakar  yang  masuk  berlebihan  ( rich )  menyebabkan  pembakaran  tidak sempurna, dan performa yang dihasilkan menurun.

## 5. KESIMPULAN
Dari hasil analisa data dan perhitungan yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut.
1. Dengan  memodifikasi camshaft, maka  performa  mesin  akan  meningkat.  Hal  itu  disebabkan  oleh  perubahan durasi  dan Lobe  Separation  Angle (LSA)  pada  setiap camshaft .  Peningkatan  torsi  pada camshaft modifikasi satu  dengan camshaft standar  adalah  16,1%  di  putaran  6000  dan camshaft modifikasi  dua  dengan camshaft standar  sebesar  18,6  %  diputaran  6000.  sedangkan  peningkatan  daya camshaft modifikasi  satu  dengan camshaft standar  adalah  19,3  %,  dan camshaft modifikasi  dua  dengan camshaft standar  sebesar  21,7%  pada putaran  6000.  Dari  hasil  persentase  torsi  dan  daya  dapat  disimpulkan  bahwa  performa  mesin  terbaik menggunakan camshaft modifikasi dua.
2. Hasil  percobaan  konsumsi  bahan  bakar  dengan menggunakan camshaft standar, camshaft modifikasi 1 dan  2 menunjukkan  bahwa  hasil  modifikasi camshaft dapat  menurunkan  konsumsi  bahan  bakar  di  putaran  bawah (2000-4000  rpm)  dan  kenaikan  konsumsi  bahan  bakar  di  putaran  atas  (4000-8000  rpm).  Hal  ini  diakibatkan oleh turbulensi, karburasi (pengkabutan) serta pembakaran bahan bakar dan udara lebih sempurna.
6. DAFTAR PUSTAKA
[1]  Badan pusat statistik. (2020). Perkembangan Jumlah Kendaraan Bermotor Menurut Jenis. [Online]. Available: https://www.bps.go.id/linkTableDinamis/view/id/1133.
[2]  Irashi, Zidni.(2018).Uji Performa Generator Listrik Berpenggerak Motor Diesel Satu Silinder Di Laboraturium Fakultas Teknik Untirta.p39.
[3]  Kristanto, Dwi. (2017). Pengaruh perubahan durasi camshaft terhadap performance mesin FD 110 cc.p57
[4]  Anam Choirul, M, dan Muhaji. (2018). Pengaruh Variasi Perubahan Kontur CamshaftTerhadap Unjuk Kerja Pada Honda Megapro 160D Advanced . p86.
[5]  Stevansa, Adrianto Priyo. (2014).Pengaruh Penggunaan Camshaft Standar dan Camshaft Racing Terhadap Unjuk Kerja Motor Bensin Empat Langkah”.p2.
[6]  Alam, Perkasa Teguh. (2014). Analisa Unjuk Kerja Mesin Diesel Kapasitas 132cc pada Prototipe CulaSatu Untitra . p30.
[7]  Pudjanarsa, Astu., and Nursuhud, Djati. (2006) Mesin Konversi Energi .Yogyakarta: C.V ANDI OFFSET
[8]  Graham bell, Alexander.(1981). Performance tuning in theory and practice four stroke. England :Haynes Publising Group
[9]  Abdillah, Aini dan Supriyanto.(2011).Tinjauan Ketahanan Aus Hasil Modifikasi Noken As Pada Motor
Balap . p116.
[10]  Sularso, Ir., and Suga, Kiyokatsu. (2008). Dasar perancangan dan pemilihan Elemen Mesin . Bandung :
PT Pradnya Paramita. p318.