## Aplikasi Dan Pengaruh Sistem Turbocharger Berkapasitas 100cc – 200cc Pada Performa Mesin Yamaha V-Ixion
Tri Sigit Purwanto*, Alfan Ekajati L, Azis Mahardika, Kurnia H. Jaka Rahmadi Teknik Mesin Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Jl. PKH. Mustafa No. 23, Bandung 40124
e-mail : trisigitp@itenas.ac.id *

## ABSTRAK
Dunia  otomotif  di  Indonesia  semakin  berkembang  dengan  pesat,  jenis-jenis  motor  baru  dari  berbagai pabrikan  bermunculan  dengan  pesat.  Salah  satu  jenis  motor  yang  berteknologi  cukup  baik  adalah YAMAHA V-IXION. Tipe motor ini memiliki teknologi dasar mobil yaitu injector bahan bakar dan ECU ( Electronic Controller Unit ) sebagai penerapan engine mapping . Untuk menambah tenaga motor, dilakukan pemasangan turbocharger . Tujuan penelitian ini  adalah meningkatkan performa mesin  dengan kapasitas 150 cc dengan memanfaatkan boost dari  turbocharger dengan tekanan minimal 0.3 bar. Performa mesin diukur dengan menggunakan dynotest . Setelah sistem turbocharger diaplikasikan ke mesin YAMAHA V- IXION dapat bekerja secara normal dan mampu mencapai boost hingga 0,5 bar. Hasil pengujian dynotest diperoleh : Peak daya terjadi pada 8,622 rpm dengan daya sebesar 14.7 HP, peak torsi terjadi pada 8,547 rpm  dengan  torsi  sebesar  12.21  Nm 2 ,  dan  konsumsi  bahan  bakar  yang  di  pergunakan  adalah  2.63  liter dengan jarak tempuh 94.6 Km.
Kata kunci : V-IXION, turbocharger, dynotest

## ABSTRACT
The automotive in Indonesia is growing rapidly, new types of motorcycle from various manufacturers have emerged  rapidly.  One  type  of  motorcycle  with  good  technology  is  the  YAMAHA  V-IXION.  This  type  of motorcycle has basic car engine technology, namely fuel injectors and ECU (Electronic Controller Unit) as  engine  mapping  application.  To  increase  power,  it  is  necessary  to  install  a  turbocharger  so  that motorcycle power generated can increase. The goal of this research is increase the machine performance with  capacity  of  150  cc  by  using  boost  from  turbocharger  that  operate  at  least  0.3  bar.  Machine performance was tested by using dynotest rig. After the turbocharger system is applied to the YAMAHA V- IXION engine it can work normally and is able to achieve a boost of up to 0.5 bar. The dynotest result: Peak power occurs at 8,622 rpm with a power of 14.7 HP, peak torque occurs at 8,547 rpm with torque of 12.21 Nm2, and fuel consumption used is 2.63 liters with a distance of 94.6 km.
Key words: V-IXION, turbocharger, dynotest.

## 1. Pendahuluan
Permasalahan di Indonesia adalah teknologi otomotif khususnya untuk kendaraan roda dua yang resmi dipasarkan di Indonesia dirasa masih kurang untuk memenuhi keinginan konsumen.  Salah satu  faktor  yang  dirasa  kurang  adalah  karena  kapasitas  silinder  kecil,  sehingga  kurang  dapat melayani kontur jalan di Indonesia. Namun, semua itu masih bisa dihindari dengan menambah fitur  seperti  penambahan  sistem turbocharger . Turbocharger memanfaatkan  gas  buang  untuk memutar turbin yang terkoneksi dengan kompresor, sehingga lebih banyak udara yang masuk ke dalam  ruang  bakar  [1].  Beberapa  penelitian  mengenai turbocharger telah  dilakukan  dengan menggunakan simulasi numerik[2]–[7]. Namun, perlu dilakukan pengujian secara eksperimental untuk mengetahui efek dari turbocharger .
Tujuan    yang    ingin    dicapai    dalam    penelitian  ini  adalah  pemasangan  turbocharger  dengan kapasitas antara 100cc-200cc persilinder ke motor  dengan  kapasitas  mesin  150cc pada mesin YAMAHA  V-IXION,    tanpa    merubah    struktur    utama    dari  motor    tersebut.    Pengoperasian turbocharger dilakukan  pada  tekanan  minimal  0,3  bar.  pengujian  menggunakan dynotest dilakukan untuk melihat  dampak perubahan kinerja mesin yang telah dilengkapi turbocharger .

## 2. Metodologi
Dalam  proses  pengerjaan  melakukan  beberapa  tahapan  agar tercapainya hasil yang diinginkan. Metodologi penelitian ini ditampilkan pada Gambar 2. Metodelogi Penelitian.

## Konstruksi dan Prinsip Kerja Sistem
Teori prinsip kerja dari turbocharger (Gambar 1) sendiri adalah pemanfaatan  sisa gas buang exhaust untuk  memompa  udara  bersih  lebih banyak  yang  berguna  untuk  meningkatkan proses  pembakaran.  Saluran  buang  pada mesin  terhubung  pada  saluran  masuk turbocharger dan  memutarkan  kipas  yang disebut turbin kemudian kipas tadi terhubung dengan  poros  yang  akan  memutarkan  kipas lainnya yang disebut kompressor. Kompressor menghisap  udara  dari  lingkungan  dan mendorongnya  ke  mesin.  Udara  padat  yang dipompa oleh kompressor ini akan membutuhkan  bahan  bakar  yang  lebih  juga dan akan disalurkan ke ruang bakar. Tekanan tambahan berupa campuran  udara dan bahan bakar yang akan masuk ke ruang bakar mesin disebut dengan boost [10].
Gambar 1. Cara kerja turbocharger. [11]

## MULAI
• Mencari informasi teknik pemasangan turbocharger tentang pengujian mesin
• Mencari informasi mengenai dyno test
Pemilihan dan pengumpulan bahan yang dibutuhkan. Melakukan Pengujian • Grafik torsi Vs putaran • Grafik Hp Vs putaran • Konsumsi bahan bakar Penyatuan Turbocharger ke Mesin. Menyiapkan YAMAHA V-IXION Membuat perencanaan dan melakukan  proses pengerjaan. Perakitan Turbocharger Setting Sistem Turbocharger Kesimpulan dan Analisa SELESAI
Gambar  2. Metodologi Penelitian
Boost  meter berfungsi  untuk  mendeteksi  asupan  udara  yang  dihembuskan  oleh  kompressor turbocharger ke throttle body atau karburator mesin, dapat ditunjukan dengan angka minus (-) yang  berarti  hembusan udara turbocharger lebih kecil  dari  daya  hisap  ruang bakar, dapat juga ditunjukan  dengan  angka  (+)  yang  berarti  hembusan  udara turbocharger lebih  besar  dari  daya hisap ruang bakar. Satuan dari boost meter biasanya dalam bar atau psi.
Cara  kerja  mesin  pada dynotest adalah  hanya  mengukur  kedua  roda  penggerak  utama  yang berputar sedangkan kedua roda lainnya akan dikunci oleh alat pengunci roda, jadi dapat berupa mobil yang berpenggerak roda depan atau berpenggerak roda belakang. Dengan dynotest  anda dapat  memperoleh  data  berupa power (tenaga), Horse  power (daya  kuda), Torsi (tenaga  awal) hingga kadar gas buang (lambda) pada kendaraan. Pada prinsipnya pengukuran ini akan dilakukan dengan rumus sebagai berikut :
Power = 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑥 𝑆𝑝𝑒𝑒𝑑
𝐾 (1) HP  = 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑥 𝑟𝑝𝑚 5252 (2)     kW = 𝑇𝑜𝑟𝑞𝑢𝑒 𝑥 𝑟𝑝𝑚 9549 (3) Berikut adalah spesifikasi mesin V-IXION: Tipe Mesin : 4 Langkah, 4 Valve SOHC - Fuel Injection , Berpendingin Cairan Diameter Langkah : 57,0 x 58,7 mm Volume Silinder : 149,8 cc Susunan Silinder : Silinder Tunggal / Tegak Daya Maksimum : 14,88 PS / 8.500 rpm Torsi Maksimum : 13,1 N.m / 7.500 rpm Sistem Pelumasan : Basah Oli Mesin : Total : 1,15 Liter / Pergantian ; Berkala : 0,95 Liter Throttle Body : (MIKUNI) AC28 x 1 Kopling : Basah, Kopling manual, Multiplat Urutan Gigi : 1- N - 2 - 3 - 4 – 5 Sistem Starter : Electric Starter dan Kick Starter
Perencanaan instalasi turbocharger pada mesin Yamaha V-IXION diperlihatkan pada Gambar 3 dan Gambar 4 berikut:
Gambar 3. Skematik perencanaan instalasi turbocharger

## Gambar 4. Motor V-IXION, perencanaan peletakan sistem turbocharger
Turbocharger yang digunakan adalah VZ21 dari IHI China, Model Number: IHI RHB 31(VZ21), seperti tampak pada Gambar 5.
Gambar 5. Turbocharger IHI VZ21
Spesifikasi turbocharger yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Compressor casing : A/R.
2. Turbine casing : A/R.
3. Max Speed (r/min):
4. Max Durative Working Temperature : 800 C° 5. Max Temp of inlet gas : 850 C° 6. Compressed Air (c) : 2.5 7. Bearing system : 2 floating 9. Lubricant inlet: M8*1.25 10. Lubricant oulet: 2-M6*33 11. Trim(comp): 42.8 12. Trim(exhaust): 56
13. Suited Power Range: 500cc-600cc 14.  Matching  Engines:  suit  for  petrol engine .
Komponen  lainnya  berupa  sistem  pemipaan  serta  modifikasi radiator dibuat  menyesuaikan dimensi turbocharger dan  sistem  Yamaha  V-IXION  ditunjukkan  pada  Gambar  6.  Hasil pemasangan turbocharger ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 6. Modifikasi radiator dan sistem pemipaan
Gambar 7. Pemasangan sistem turbocharger pada mesin Yamaha V-IXION
Gambar 8. Kondisi motor setelah dipasang Turbocharger

## 2.1. Pengaturan Mesin
Pengaturan    mesin    yang    telah    diaplikasi    sistem  turbocharger  (Gambar  8)    bertujuan  untuk mendapatkan  tenaga  yang  maksimum  akan  tetapi  tetap  mempertahankan  keadaan    motor    V- IXION  sesuai  dengan  aturan  pabrikasi.  Hal yang  perlu diseting  adalah  campuran bahan  bakar dengan  udara harus  menunjukan  AFR yang  tepat,  dan  pemilihan  bahan  bakar  yang  cocok untuk  mesin  yang  telah diaplikasi sistem turbocharger.
Pertama,  ketika  mesin telah  diaplikasi  sistem turbocharger dinyalakan dan dicoba test ride pada saat boost masuk terdengar suara  knocking,  maka  untuk  menghilangkannya  adalah  dengan menaikan oktan bahan bakar yang semula dari Premium dengan nilai oktan 88 menjadi Pertamax Plus dengan oktan 95.
Setelah perubahan bahan bakar dari Premium ke Pertamax Plus, kemudian dicoba  kembali test ride,  bunyi knocking telah  hilang.  Hal ini dikarenakan bahan bakar dengan nilai oktan tinggi
mampu  menahan  pembakaran  dini  akibat  kompresi [8] .  Kemudian    dilakukan  pengecekan campuran  bahan  bakar  dengan cara melihat  warna pada  ujung busi. Warna pada  ujung busi pada  saat  dilihat  berwarna  putih pucat,  hal  ini menunjukan  jika  asupan  bahan  bakar  kurang (campuran  miskin),  maka  perlu asupan bahan bakar yang lebih dengan cara menseting ECU dilakukan  oleh  pihak  YAMAHA  (Gambar  9)  dengan  mengatur  kadar  CO    menggunakan    alat bernama  Diagnostic   Tool.   Diagnostic    tool   mampu  mengetahui   kejadian   yang  telah  terjadi pada  mesin,  setiap  kerusakan  akan dicatat oleh ECU dan dapat di baca di diagnostic tool.

## Gambar 9. Pensettingan motor di bengkel resmi YAMAHA
Pengaturan  hanya  dapat  dilakukan  dengan  mengatur  kadar  CO,  pada  ECU  V-IXION  setiap kenaikan atau penurunan angka CO, asupan bahan bakar akan berubah  sebesar  0.05cc,  untuk tahap  pertama penseting  ECU  dilakukan dengan menaikan CO pada angka 10, dengan begitu bahan bakar yang masuk akan  naik  0.5cc.  kemudian  dilakukan  test  ride dan  melihat  kembali warna busi,  namun  warna  busi  tetap  putih  menandakan  masih  kurang  asupan  bahan bakar, maka  nilai  CO  dinaikan  menjadi  20,  namun  warna  busi  masih menunjukan  kekurangan bahan    bakar,    hingga    akhirnya  penseting    ECU  dinaikan    pada    angka  CO    maksimal    yaitu hingga    30    itu    berarti    bahan    bakar  telah    di    naikan    1.5    cc.    Setelah    dilakukan  test    ride kemudian melihat  warna busi kembali, warna busi masih menunjukan asupan bahan bakar yang miskin.
Gambar 10. Pengujian pada dynotest

## 3. Hasil Dan Pembahasan
Setelah dilakukan perakitan turbocharger dan mapping ECU dari mesin Yamaha V-IXION, maka dilakukan pengujian di dynotest untuk mesin yang baru (tanpa turbocharger) dan mesin yang telah dilengkapi dengan turbocharger.

## 3.1. Cara Pengujian
Pengujian  yang  digunakan  menggunakan  alat    dynotest  (Gambar  10)  untuk  mengetahui  torsi, horse power, dan perbandingan AFR dengan cara membandingkan motor yang telah dipasangi turbocharge dan motor yang masih standar. Sedangkan untuk mengetahui konsumsi bahan bakar kami  melakukan  pengujian dengan  cara  test  run dengan  begitu  kami bisa  mendapatkan berapa konsumsi bahan bakar yang digunakan untuk satu kali perjalanan yang menempuh jarak tertentu.

## Tata Cara Pengujian Dynotest
1. Nyalakan mesin 1-3 menit hingga tercapai temperatur kerja.
2. Persiapkan mesin Dynotest.
3. Naikan motor ke atas alat Dynotest.
4. Pasang kabel timing rpm kepada kabel busi. 5. Pasang lambda (alat detector AFR) pada knalpot.
6. Seting Dynotest sesuai kebutuhan. 7. Gunakan gigi 3 untuk pengujian.
8. Pertahankan putaran mesin pada 6000 rpm
9. Setelah semua siap lakukan pengujian dengan memutar throttle gas hingga penuh.
10. Maka didapatlah data hasil pengujian, kemudian save dan print.

## Tata Cara Pengujian Konsumsi Bahan Bakar
1. Kosongkan tanki bahan bakar hingga habis.
2. Masukan bahan bakar sebanyak 5 liter ke dalam tanki bahan bakar.
3. Seting nol odometer pada kendaraan.
4. Gunakan kendaraan untuk jarak tertentu
5. Usahakan kecepatan motor tidak melebihi 80 Km/jam dan rpm tidak melebihi 8000 rpm.
6. Setelah memenuhi jarak yang di inginkan kosongkan kembali tanki bahan bakar.
7. Takar sisa bahan bakar menggunakan gelas ukur.
8. Catat jarak yang ditempuh oleh kendaraan pada odometer.
Setelah  dilakukan  pengujian  menggunakan  alat  Dynotest  maka  didapat  data-data  seperti  yang ditunjukkan  pada  Gambar  11  untuk  mesin  standard  dan  Gambar  12  untuk  mesin  yang  telah dilengkapi dengan turbocharger.

## 3.2. Pembahasan
• Pada Gambar 12, untuk daerah I kemiringan grafik daya lebih landai di bandingkan dengan Gambar  11  pada  daerah  yang  sama.  Hal  itu  terjadi  dikarenakan  pada  mesin  V-IXION turbocharger ketika putaran 6500 rpm turbocharger belum bekerja maksimal sehingga udara yang  akan  masuk  ke  dalam  ruang  bakar  terhalang  oleh  kompresor  turbocharger  sehingga pencampuran bahan bakar dengan udara tidak sempurna mengakibatkan penurunan daya.
• Pada Gambar 12 untuk daerah II kemiringan grafik daya lebih landai dibandingkan dengan Gambar  12  pada  bagian  yang  sama.  Hal  itu  terjadi  dikarenakan  pada  mesin  V-IXION turbocharger ketika putaran 8000rpm turbocharger belum bekerja maksimal sehingga udara yang  akan  masuk  ke  dalam  ruang  bakar  terhalang  oleh  kompresor  turbocharger  sehingga pencampuran bahan bakar dengan udara tidak sempurna mengakibatkan penurunan daya.
• Pada Gambar 12 pada daerah III kemiringan grafik daya lebih curam dibandingkan dengan Gambar 11  bagian III. Hal itu terjadi dikarenakan pada mesin V-IXION turbocharger ketika putaran  mesin  di  atas  8000  rpm  turbocharger  telah  bekerja  secara  optimal  sehingga  udara yang  masuk  ke  dalam  ruang  bakar  terbantu  dan  pencampuran  bahan  bakar  dengan  udara sempurna sehingga daya yang dihasilkan meningkat.
• Pada  saat  boost  masuk  ke  dalam  ruang  bakar,  perbandingan  AFR  di  ruang  bakar  sangat miskin, ini dikarenakan kurangnya bahan bakar yang masuk ke dalam ruang bakar.
Gambar 11. Grafik  Dynotest V-IXION standar
Gambar 12. Grafik Dynotest V-IXION Turbocharger
3.3. Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar
Setelah dilakukan pengujian dengan cara test run maka di dapat data seperti berikut :
Tabel 3.1 Tabel Konsumsi Bahan Bakar V-IXION Turbo V-IXION Standar Jarak Tempuh 94,6 Km 95,4 Km Bahan bakar yang digunakan 2,63 liter 2,46 liter 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 = 94,6 𝑘𝑚 2,63 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 = 35,96 𝐾𝑚 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 ⁄ V-IXION Turbo 𝐾𝑜𝑛𝑠𝑢𝑚𝑠𝑖 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 = 95,4 𝑘𝑚 2,46 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟 = 38,78 𝐾𝑚 𝐿𝑖𝑡𝑒𝑟 ⁄ V-IXION Standar
Pada  hasil  test  run  bahan  bakar,  turbocharger  menghasilkan  konsumsi bahan bakar  lebih besar dibandingkan dengan standar. Hal ini dikarenakan lebih banyak losses yang terjadi akibat supply udara yang lebih banyak [9] . Namun, torsi yang dihasilkan lebih besar jika dilihat dari dynotest.

## 4. Kesimpulan
Turbocharger yang dipakai adalah tipe VZ21 dari merk IHI dengan kapasitas 125cc-150cc untuk 1    silinder.    Pengaplikasian    sistem    turbocharger  pada    mesin  motor  V-IXION  tidak  merubah ukuran head kit mesin dan rangka, namun terjadi perubahan  terhadap  blok  mesin  kanan  mesin. Blok  kanan  mesin  diberi  lubang untuk jalur masuk sirkulasi oli turbocharger ke bak penampung didalam  mesin.  Setelah    sistem  turbocharger    diaplikasikan    ke    mesin    motor    V-IXION   dan disetting sistem turbocharger dapat bekerja dengan normal dan mampu mencapai boost hingga 0,5 bar. Berikut ini adalah gambar motor V-IXION setelah diaplikasi sistem turbocharger.
Dari  hasil  pengujian  mesin  YAMAHA  V-IXION  turbocharger  di  peroleh  data-data  sebagai berikut :Peak daya terjadi pada 8622 rpm dengan daya sebesar 14,7 HP, Peak torsi terjadi pada 8547 rpm dengan torsi sebesar 12,21 Nm2, Konsumsi bahan bakar yang di pergunakan adalah 2,63 liter dengan jarak tempuh 94,6 Km
5. Daftar Pustaka
[1] A.  Kusztelan,  Y.  F.  Yao,  D.  R.  Marchant,  and  Y.  Wang,  “A  Review  of  Novel Tu rbocharger  Concepts  for  Enhancements  in  Energy  Efficiency,” International Journal of Thermal and Environmental Engineering, vol. 2, no. 2, pp. 75 – 82, Dec. 2010, doi: 10.5383/ijtee.02.02.003.
[2] L. Tan, Y. Yuan, L. Tang, and C. Huang, “Numerical simulation on fluid flow and temperature  prediction  of  motorcycles  based  on  CFD,” Alexandria  Engineering Journal,  vol.  61,  no.  12,  pp.  12943 – 12963,  Dec.  2022,  doi: 10.1016/j.aej.2022.07.001.
[3] M. Li, Y. Li, F. Jiang, and J. Hu, “An Optimization of a Turbocharger B lade Based on  Fluid –Structure  Interaction,” Processes,  vol.  10,  no.  8,  Aug.  2022,  doi: 10.3390/pr10081569.
[4] H.  M.  Herzwan,  A.  Azri, and  M.  Rizalman,  “Turbocharging small  size  engine  to increase  engine  output:  An  assessment  of  turbocharger  study  field,” in IOP Conference  Series:  Materials  Science  and  Engineering,  Institute  of  Physics Publishing, Jan. 2019. doi: 10.1088/1757-899X/469/1/012089.
[5] I. Tomita, Y. Hayashi, R. F. Martinez- Botas, and M. E. Barrera Medrano, “Flow Field  Analysis  of  a  Turbocharger  Centrifugal  Compressor  Under  Pulsating Conditions,” Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, vol. 56, no. 2, 2019.
[6] M. I. Soliman, A. A. Emara, E. M. A. Razek, and H. A. Moneib, “Modeling and CFD Analysis  of  Air  Flow  through  Automotive  Turbocharger  Compressor:  Analytical Approach and Validation.”
[7] J. Li, Y. Yin, S. Li, and J. Zhang, “Numerical simulation investigation on centrifugal compressor  performance  of  turbocharger,” Journal  of  Mechanical  Science  and Technology, vol. 27, no. 6, pp. 1597 – 1601, Jun. 2013, doi: 10.1007/s12206-013-
0405-3.
[8] Y. Zhuang and G. Hong, “Effects of direct injection timing of ethanol fuel on engine knock and lean burn in a port injection gasoline engine,” Fuel, vol. 135, pp. 27 – 37, Nov. 2014, doi: 10.1016/j.fuel.2014.06.028.
[9] M. Melaika, A. Rimkus, and T. Vipartas, “Air Restrictor and Turbocharger Influence for the Formula Student Engine Performance,” in Procedia Engineering, Elsevier Ltd, 2017, pp. 402 – 407. doi: 10.1016/j.proeng.2017.04.392.
[10]  H. Nguyen- Schäfer, “Turbocharging Concepts,” in Rotordynamics of Automotive Turbochargers,  Cham:  Springer  International  Publishing,  2015,  pp.  1 – 20.  doi: 10.1007/978-3-319-17644-4_1.
[11] Eagle  Ridge  GM,  “WHAT  IS  A  TURBOCHARGER  AND  HOW  DOES  IT  WORK?” https://www.eagleridgegm.com/what-is-a-turbocharger-and-how-does-it-work/ (accessed Jun. 12, 2023).