perbandingan kinerja mesin datsun 120 y dengan …lib.unnes.ac.id/30963/1/5202412067.pdfdaya mesin...
TRANSCRIPT
PERBANDINGAN KINERJA MESIN DATSUN 120 Y DENGAN SISTEM
PENGAPIAN KONVENSIONAL DAN TRANSISTOR CONTROL
IGNITION
SKRIPSI
Skripsi ini ditulis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Pendidikan Progam Studi Pendidikan Teknik Otomotif
oleh
Diana Amir
5202412067
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2017
iii
PERNYATAAN KEASLIAN
Yang bertanda tanga di bawah ini:
Nama Mahasiswa : Diana Amir
NIM : 5202412067
Progam Studi : Pendidikan Teknik Otomotif S1
Fakultas : Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang
Dengan ini menyatakan bahwa skripsi dengan judul “Perbandingan Kinerja Mesin
Datsun 120Y dengan Sistem Pengapian Konvensional dan Transistor Control
Ignition” ini merupakan hasil karya saya sendiri dan belum pernah diajukan untuk
memperoleh gelar keserjanaan di suatu perguruan tinggi manapun, dan sepanjang
pengetahuan saya dalam skripsi ini tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Semarang,
Yang membuat pernyataan
Diana Amir
NIM. 5202412067
iv
ABSTRAK
Amir, Diana, 2017, Perbandingan Kinerja Mesin Datsun 120Y dengan Sistem
Pengapian Konvensional dan Transistor Control Ignition. Skripsi. Jurusan Teknik
Mesin. Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang. Dr. Dwi Widjanarko,
S.Pd., S.T., M.T. Dr. Hadromi, S.Pd., M.T.
Kata kunci: Sistem Pengapian, Konvensional, Transistor Control Ignition, Daya,
Torsi.
Tujuan penelitian ini ada dua yaitu: 1) membuktikan adanya perbedaan
daya mesin antara sistem pengapian standar dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition, 2) membuktikan adanya perbedaan torsi mesin antara sistem
pengapian standar dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition terhadap
kinerja mesin kendaraan Datsun 120Y.
Metode penelitian yang digunakan adalah eksperimen. Pengambilan data
dengan metode continous meansurement. Data hasil penelitian akan
didiskripsikan dengan cara menggambarkan data yang telah terkumpul
sebagaimana adanya tanpa bermaksud membuat kesimpulan yang berlaku untuk
umum atau generalisasi. Setelah itu data hasil penelitian di cari rata-rata dan
selanjutnya dibandingkan. Tampilan yang digunakan untuk menggambarkan
keadaan dari hasil penelitian akan dirangkum dalam bentuk tabel. Kemudian
dibuat dalam bentuk grafik untuk pembahasan lebih lanjut.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa Daya mesin Datsun 120Y dengan
sistem pengapian konvensional lebih besar dibandingkan sistem pengapian
transistor control ignition dengan penurunan sebesar 1,5kW atau 5,12 ,
dikarenakan generator pembangkit pulsa yang digunakan tidak sesuai. Hal
tersebut yang menyebabkan arus yang mengalir ke kumparan primer kecil,
sehingga daya yang dihasilkan menurun. Torsi mesin Datsun 120Y juga lebih
besar dibandingkan dengan sistem pengapian transistor control ignition, dengan
penurunan sebesar 4,1Nm atau 4,31 sejalan dengan daya mesin yang menurun,
Sehingga dapat disimpulkan bahwa sistem pengapian konvensional lebih baik
dibandingan sistem pengapian transistor control ignition.
v
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, yang telah
memberikan rahmat serta hidayah-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan
penelitian skripsi yang berjudul “PERBANDINGAN KINERJA MESIN
DATSUN 120 Y DENGAN SISTEM PENGAPIAN STANDAR DAN
TRANSISTOR CONTROL IGNITION”. Proposal skripsi ini disusun dalam rangka
untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan Progam Studi Pendidikan Teknik
Otomotif, Universitas Negeri Semarang.
Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidak akan berjalan sebagaimana
mestinya, tanpa bantuan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun tidak
langsung. Maka dalam kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima
kasih kepada yang terhormat:
1. Dr. Nur Qudus, M.T., dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.
2. Rusiyanto, S.Pd. M. T., ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri
Semarang.
3. Dr. Dwi Widjanarko, S.Pd., S.T., M.T, dosen pembimbing satu yang dengan
sabar telah memberikan bimbingan serta arahan dalam melaksanakan
penelitian ini.
4. Dr. Hadromi, S.Pd. M.T., dosen pembimbing dua yang dengan sabar telah
memberikan bimbingan serta arahan dalam melaksanakan penelitian ini.
5. Drs. Suwahyo, M. Pd., dosen penguji yang memberikan bimbingan serta
arahan dalam menyempurnakan penelitian ini.
6. Kedua orang tua yang memberi dukungan baik berupa materi maupun nasehat.
vi
7. Anggota BSO LEKMAPALA semua angkatan yang telah memberikan
pengalaman yang tidak terlupakan dan sangat berharga.
8. Teman-teman Pendidikan Teknik Otomotif 2012.
9. Semua pihak yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu yang telah
memberikan dukungan dan bantuan, sehingga skripsi ini dapat terselesaikan.
Penulis menyadari penelitian ini masih banyak kekurangan, oleh karena
itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang mambangun dalam perbaikan
penelitian ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca pada umumnya
dan dunia pendidikan pada khususnya.
Semarang, Januari 2017
Penulis
vii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ................................................................................................ i
HALAMAN PENGESAHAN ............................... Error! Bookmark not defined.
PERNYATAAN KEASLIAN ................................................................................. ii
ABSTRAK ............................................................................................................. iv
PRAKATA .............................................................................................................. v
DAFTAR ISI ......................................................................................................... vii
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN .............................................................. ix
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi
DAFTAR LAMPIRAN ......................................................................................... xii
BAB I ...................................................................................................................... 1
A. Latar Belakang Masalah ...................................................................................... 1
B. Identifikasi Masalah ............................................................................................. 3
C. Pembatasan Masalah ............................................................................................ 4
D. Rumusan Masalah ................................................................................................ 5
E. Tujuan Penelitian .................................................................................................. 5
F. Manfaat Penelitian................................................................................................ 5
BAB II ..................................................................................................................... 7
A. Kajian Teori .......................................................................................................... 7
1. Motor bensin ............................................................................................. 7
2. Datsun 120 Y ............................................................................................ 8
3. Sistem pengapian konvensional ............................................................... 8
4. Transistor Control Ignition ..................................................................... 10
5. Konsep rangkaian yang akan digunakan ................................................ 13
6. Torsi ........................................................................................................ 14
7. Daya ........................................................................................................ 15
B. Kajian Penelitian yang Relevan........................................................................ 15
C. Kerangka Pikir Penelitian .................................................................................. 17
D. Hipotesis .............................................................................................................. 20
viii
BAB III ................................................................................................................. 21
A. Bahan Penelitian ................................................................................................. 21
B. Alat dan Skema Peralatan Penelitian ............................................................... 23
C. Prosedur Penelitian ............................................................................................. 25
1. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian ..................................................... 25
2. Proses Penelitian ..................................................................................... 26
3. Tempat Pelaksanaan Penelitian .............................................................. 29
D. Data Penelitian .................................................................................................... 29
E. Analisis Data ....................................................................................................... 29
BAB IV ................................................................................................................. 31
A. Hasil Penelitian ................................................................................................... 31
B. Pembahasan ......................................................................................................... 34
C. Keterbatasan Penelitian ..................................................................................... 39
BAB V ................................................................................................................... 41
A. Simpulan .............................................................................................................. 41
B. Saran Pemanfaatan Hasil Penelitian ................................................................ 42
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 43
LAMPIRAN-LAMPIRAN .................................................................................... 45
ix
DAFTAR SIMBOL DAN SINGKATAN
Simbol Arti
P Daya (Hp)
T Torsi (N.m)
F Gaya (N)
b Jarak benda yang berputar (m)
Ω Satuan tahanan listrik (Ohm)
Singkatan Arti
Hp Satuan daya (hours power)
N.m Satuan torsi (Newton meter)
NPN Transistor atas bahan dasar semikonduktor tipe-N
PNP Transistor atas bahan dasar semikonduktor tipe-P
Rpm Rotasi per menit atau revolusi per menit (digunakan untuk
menyatakan kecepatan rotasi mesin)
TCI Transistor Control Ignition (kontrol sistem pengapian
menggunakan transistor)
x
DAFTAR TABEL Tabel Halaman
2. 1 Datasheet Kemampuan Absolut IRF 460 ............................................. 13
2. 2 Perbedaan Pengapian Konvensional dan Pengapian Elektronik .......... 17
3. 1 Spesifikasi Dynamometer ..................................................................... 23
3. 2 Lembar Data Pengujian Kinerja Mesin Sistem Pengapian
Konvensional dan Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ....... 29
3. 3 Lembar Data Pengujian Kinerja Mesin Sistem Pengapian
Konvensional dan Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ....... 30
4. 1 Hasil Data Pengujian Daya Sistem Pengapian Konvensional dan
Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ..................................... 33
4. 2 Hasil Data Pengujian Torsi Sistem Pengapian Konvensional dan
Sistem Pengapian Transistor Control Ignition ..................................... 34
4. 3 Perbedaan Sistem Pengapian Konvensional dan Transistor Control
Ignition ................................................................................................. 37
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
2. 1 Grafik Siklus Volume Konstan ........................................................... 7
2. 2 Skema Sistem Pengapian Konvensional ............................................. 9
2. 3 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan .......................... 10
2. 4 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan Transistor dan
Generator Pembangkit Pulsa Modifikasi dari Rangkaian Kristanto 13
2. 5 Skema Pengkuran Torsi .................................................................... 15
2. 6 Diagram Alir Kerangka Berfikir ....................................................... 19
3. 1 Datsun 120 Y B 310 U Tahun 1975 ................................................ 22
3. 2 Transistor Control Ignition .............................................................. 22
3. 3 Pembangkit Pulsa Magnetic ............................................................. 23
3. 4 Posisi Mobil Datsun Terpasang Pada Alat Dynamometer ............... 24
3. 5 Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian .............................................. 25
4. 1 Skema Sistem Pengapian dengan Transistor Control Ignition ........ 31
4. 2 Rangkaian Transistor Control Ignition ............................................ 32
4. 3 Grafik Hubungan Daya dan Putaran Mesin Sistem Pengapian
Konvensional dan Transistor Control Ignition ................................ 35
4. 4 Grafik Hubungan Torsi dan Putaran Mesin Sistem Pengapian
Konvensional dan Transistor Control Ignition ................................ 38
xii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran Halaman
1 Surat Tugas Pembimbing .................................................................. 45
2 Surat Ijin Penelitian ........................................................................... 46
3 Data Pengujian .................................................................................. 47
4 Data Pengujian Sistem Pengapian Konvensional Tahap 1 ............... 48
5 Data Pengujian Sistem Pengapian Konvensional Tahap 2 ............... 49
6 Data Pengujian Sistem Pengapian Transistor Control Ignition
Tahap 1 .............................................................................................. 50
7 Data Pengujian Sistem Pengapian Transistor Control Ignition
Tahap 2 .............................................................................................. 51
8 Prosentase Daya Mesin dengan Sistem Pengapian Konvensional
dan Transistor Control Ignition ........................................................ 52
9 Prosentase Torsi Mesin dengan Sistem Pengapian Konvensional
dan Transistor Control Ignition ........................................................ 53
10 Dokumentasi Penelitian .................................................................... 54
1
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Manusia dalam melakukan aktivitas sehari-hari, tidak terlepas dengan
adanya transportasi. Transportasi utama yang sering digunakan merupakan
tranportasi darat. Seiring dengan banyaknya aktivitas yang dikerjakan oleh
manusia, maka banyak penggunaan mesin-mesin moderen beroda empat.
Kendaraan ini berfungsi sebagai mobilitas cepat dan mudah dalam menggapai
tujuan dari sipengguna tersebut. Kendaraan merupakan salah satu ilmu
perkembangan teknologi di bidang otomotif.
Data Korps Lalu Lintas Kepolisian Negara Republik Indonesia mencatat,
jumlah kendaraan yang masih beroperasi di seluruh Indonesia pada 2013
mencapai 104,211 juta unit, naik 11 persen dari tahun sebelumnya (2012) yang
cuma 94,299 juta unit (Kurniawan, 2016:1). Berdasarkan data tersebut
menunjukkan bahwa kebutuhan alat transportasi sangat besar bagi masyarakat
Indonesia dijaman ini. Oleh sebab itu diperlukan perkembangan teknologi
khususnya di bidang otomotif untuk mengimbangi tingkat kebutuhan kendaraan
bagi masyarakat.
Kusminingrum dan Gunawan (2008:1) menyatakan bahwa:”Transportasi
di kota-kota besar merupakan sumber pencemaran udara yang terbesar, dimana
70% pencemaran udara diperkotaan disebabkan oleh aktivitas kendaraan
bermotor. Parameter polusi pencemaran udara seperti karbondioksida (CO)…dan
partikel (SPM10) dapat menimbulkan pemanasan global”. Gas buang berbahaya
yang terdapat pada kendaraan bisa terjadi akibat pembakaran dalam mesin yang
2
tidak sempurna. Mesin dengan bahan bakar bensin setiap saat memerlukan
percikan api agar bisa terjadi pembakaran di dalam silinder serta harus sesuai
dengan aturan urutan pembakaran dalam silinder. Apabila pembakaran yang
terjadi di dalam ruang bakar tidak sempurna selain menimbulkan gas buang yang
tidak ramah lingkungan yaitu performa mesin tidak optimal. Oleh sebab itu sistem
pengapian sangat berperan penting dalam hal ini. Meskipun sudah banyak ditemui
sistem pengapian secara elektronik pada mesin saat ini, tetapi masih banyak orang
yang memiliki kendaraan klasik dengan mesin yang masih menggunakan sistem
pengapian konvensional. Bukti bahwa kendaraan klasik tidak tergerus dengan
kemajuan teknologi dibidang otomotif yaitu adanya komunitas “Nissan Datsun
Club Indonesia (NDCI) yang diresmikan tahun 2005” (NDCI, tanpa tahun).
Kekurangan yang terdapat pada sistem pengapian konvensional yaitu
berkurangnya tegangan tinggi yang dihasilkan koil pada putaran rendah dan
perubahan saat pengapian cepat sekali (Boentarto, 1993: 30). Akibatnya tegangan
tinggi yang dihasilkan oleh kumparan sekunder koil menjadi turun. Karena itu
perlu adanya modifikasi pada sistem pengapian konvensional sehingga dapat
memperoleh kinerja mesin yang optimal. Salah satu upaya untuk mengoptimalkan
kinerja mesin yang masih menggunakan sistem pengapian konvensional yaitu
dengan menambahkan modul pengapian berupa transistor control ignition dan
mengganti kontak pemutus dengan generator pulsa.
Hasil penelitian yang dilakukan oleh Sumarauw (2012: 65) menunjukan
bahwa transistor bekerja mengirim dan menerima sinyal pengapian menjadi lebih
tepat dan menghasilkan daya yang efektif. Sudut dwell yang semakin besar
menghasilkan pengapian dan daya yang maksimal besar karena persentase arus
3
primer yang mengalir semakin lama. Daya motor semakin meningkat dengan
meningkatnya putaran mesin karena banyaknya langkah kerja yang dilakukan oleh
torak dalam waktu yang sama tetapi berbalik dengan waktu sudut dwell.
Berdasarkan data tersebut menunjukkan bahwa sistem pengapian
elektronik dengan menggunakan transistor lebih optimal dibandingkan sistem
pengapian konvensionasl. Aliran arus dari rangkaian primer tidak langsung
dihubungkan dan diputuskan oleh kontak pemutus, melainkan perannya diambil
alih oleh transistor, distributor didalamnya juga mempunyai rotor generator pulsa
yang berputar didalam suatu magnet permanen sehingga disebut transistor control
ignition. Pada saat transistor control ignition di pasangkan pada sistem ini, tidak
lagi menggunakan platina, karena peran platina sudah digantikan oleh transistor,
sehingga didapat performa mesin yang maksimal. Selanjutnya pada kendaraan
DATSUN 120Y di pasang transistor control ignition, karena sebelumnya belum
pernah diberikan jadi percobaan ini diharapkan memperoleh hasil yang sama
dengan data yang sudah ada berupa pada mesin Toyota Kijang seri 4K, 5K dan
seri 7K.
B. Identifikasi Masalah
Penelitian ini dilakukan berdasarkan beberapa masalah yang timbul sistem
pengapian konvensional, diantaranya:
1. Bertambahnya pengguna mobil yang sebanding dengan bertambahnya limbah
gas berupa hasil sisa pembakaran pada kendaraan. Pembakaran yang tidak
sempurna bisa mengahasilkan limbah gas yang berbahaya.
2. Masih banyak para pemilik mobil klasik yang menggunakan sistem pengapian
4
konvensional, yang memungkinkan terjadi pembakaran yang tidak sempurna
dalam ruang bakar.
3. Pada sistem pengapian konvensional terdapat besarnya arus dan tegangan yang
terjadi pada kumparan primer, mengakibatkan loncatan bunga api pada kontak
pemutus. Hal tersebut menyebabkan permukaan kontak pemutus mudah
terbakar dan mengalami keausan. Komponen yang cepat aus, mengharuskan
pemilik mobil melakukan pergantian dengan cepat, sehingga biaya perawatan
kendaraan bertambah.
4. Perlakuan yang dilakukan pada kendaraan Datsun 120Y berupa penambahan
transistor control ignition sebelumnya belum pernah dilakukan, tetapi
berdasarkan data dari Toyota Kijang seri 4K, 5K dan 7K yang diperoleh dari
penelitian yang dilakukan pada kendaraan dengan sistem pengapian yang sama
yaitu masih menggunakan platina, menunjukkan adanya kenaikan daya dan
torsi mesin. Berdasarkan data tersebut dapat dipastikan bahwa kendaraan
Datsun 120Y yang nantinya ditambah transistor control ignition juga akan
mengalami kenaikan kinerja mesin berupa torsi dan daya mesin.
C. Pembatasan Masalah
Berdasarkan beberapa masalah yang teridentifikasi, inti dari permasalahan
tersebut terletak pada sistem pengapian. Pada penelitian ini akan dilakukan
penambahan transistor pada sistem pengapian. Transistor tersebut akan diletakkan
di samping koil. Kemudian dilakukan pengukuran untuk menentukan
perbandingan antara sistem pengapian sebelum dan sesudah terpasang transistor
control ignition. Pengukuran ini hanya berkisar pada bagian tertentu saja. Bagian
5
yang diukur pada penelitian ini yaitu kinerja mesin yang berupa daya dan torsi
mesin.
D. Rumusan Masalah 1. Seberapa besar daya mesin sistem pegapian Transistor Control Ignition
dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun 120Y?
2. Seberapa besar torsi mesin sistem pegapian Transistor Control Ignition
dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun 120Y?
E. Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah diatas, maka tujuan dari penelitian ini dapat
dirumuskan sebagai berikut:
1. Membuktikan adanya perbedaan daya mesin antara sistem pengapian
konvensional dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition terhadap
kinerja mesin kendaraan Datsun 120Y..
2. Membuktikan adanya perbedaan torsi mesin antara sistem pengapian
konvensional dengan sistem pengapian Transistor Control Ignition terhadap
kinerja mesin kendaraan Datsun 120Y.
F. Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan manfaat sebagai berikut:
1. Manfaat teoritis
Sistem pengapian dengan menggunakan transistor control ignition,
menghemat biaya dalam perawatan kendaraan, karena platina tidak mudah cepat
6
aus dan output yang dihasilkan koil lebih maksimal, sehingga performa mesin
lebih maksimal.
2. Manfaat praktis
Apabila penelitian ini meperoleh hasil sesuai dengan tujuan penelitian,
maka harapannya akan memberikan manfaat praktis bagi pihak yang terkait,
seperti:
a) Bagi masyarakat
Masyarakat yang masih memiliki kendaraan tipe lama tidak perlu
mengkhawatirkan mengenai permasalahan daya dan torsi kendaraan, karena
dengan menambahkan transistor control ignition, kinerja mesin lebih baik serta
mengurangi biaya perawatan karena komponen pada sistem pengapian tidak cepat
aus.
b) Bagi lembaga
Sebagai referensi dalam mengembangan sistem pengapian pada kendaraan
keluaran tipe lama.
c) Bagi mahasiswa
Sebagai motivasi untuk mengembangkan teknologi yang sudah ada dengan
memberikan inovasi baru yang bertujuan untuk mengoptimalkan kemampuan.
7
BAB II
KAJIAN PUSTAKA
A. Kajian Teori 1. Motor bensin
Motor bakar adalah suatu mesin yang mengkonversi energi dari energi
kimia yang terkandung pada bahan bakar menjadi energi mekanik pada poros
motor bakar. Jadi daya yang berguna akan langsung dimanfaatkan sebagai
penggerak adalah daya pada poros. Proses perubahan energi dari mulai proses
pembakaran sampai menghasilkan daya pada poros motor bakar melewati
beberapa tahapan dan tidak mungkin perubahan energinya 100% (Raharjo dan
Karnowo, 2008: 93). Motor bensin merupakan jenis motor bakar yang bekerja
berdasarkan siklus volume konstan.
Gambar 2. 1 Grafik Siklus Volume Konstan
(Heywood, 1988: 163) Gambar 2.1 menjelaskan saat pembakaran (pemasukan kalor) dan pengeluaran
kalor terjadi pada volume konstans. Siklus udara volume konstan ini adalah
siklus untuk mesin otto. Siklus volume konstan sering disebut dengan siklus
ledakan (explostion cycle) karena secara teoritis proses pembakaran terjadi sangat
Keterangan:
P = pressure
V = volume 1-2 = proses kompresi
2-3 = proses pemasukan kalor
3-4 = proses ekspansi
4-5 = proses pembuangan kalor
5-6 = proses pembuangan gas
buang
8
cepat dan menyebabkan peningkatan tekanan secara tiba-tiba (Raharjo dan
Karnowo, 2008: 82).
2. Datsun 120 Y
Datsun 120 Y merupakan kendaraan yang nanti digunakan sebagai objek
penelitian. Kendaraan ini dibuat pada tahun 1975 dengan bodi kontruksi
Monoque. Daya maksimum sebesar 69Dk atau 6000rpm, dengan torsi maksimum
9,7 kg.m atau 4000rpm ( Anonim, 1979: 13).
3. Sistem pengapian konvensional
Sistem pengapian konvensional atau biasanya disebut dengan sistem
pengapian baterai menggunakan kontak pemutus (platina), dimana baterai akan
mensuplai arus yang diperlukan kumparan primer. Kristanto (2015: 175)
menyatakan: “Sistem pengapian pada dasarnya beroperasi untuk meningkatkan
tegangan nominal baterai (12 volt) menjadi 20-40 kilovolt atau lebih dengan
menggunakan koil pengapian (ignition coil) dan selanjutnya mendistribusikan
tegangan tinggi tersebut ke masing-masing busi (sesuai urutan penyalaannya)
melalui distributor dan kabel tegangan tinggi”.
Cara kerja sistem pengapian konvensional yaitu ketika saklar pada posisi
on, lalu platina dalam keadaan tertutup arus listrik dari baterai menuju kumparan
primer koil pengapian, sehingga terjadi medan magnet. Apabila platina atau
kontak pemutus sudah kembali membuka akibat gerakan putar dari rotor (cam),
maka arus primer terputus, medan magnet akan melemah. Akibat yang timbul dari
medan magnet yang melemah, arus tegangan tinggi diinduksikan pada kumparan
sekunder. Banyaknya lilitan yang terdapat pada kumparan sekunder dapat
9
menghasilkan tegangan mencapai 28.000-30.000 volt. Selanjutnya tegangan
tersebut didistribusikan melalui kabel tegangan tinggi, kabel tersebut
mengirimkan arus ke masing-masing busi, sesuai urutan penyalaan mesin. Busi
yang mendapatkan arus tegangan tinggi akan mengalami loncatan bunga api
listrik, yang digunakan untuk pembakaran di dalam ruang bakar (Kristanto, 2015:
184-185).
Gambar 2. 2 Skema Sistem Pengapian Konvensional
(Heywood, 1988: 438)
Bagian-bagian yang penting dari sistem pengapian baterai (Toyota, tanpa
tahun: 164) yaitu :
a) baterai berfungsi sebagai sumber tenaga untuk arus listrik yang mengalir pada
kumparan primer,
b) koil pengapian, dengan mengalirkan arus listrik ke dalam kumparan primer
dalam koil, timbullah tegangan listrik yang tinggi pada kumparan sekunder,
sehingga cukup kuat untuk memungkinkan loncatan api,
c) busi, apabila terjadi perbedaan tegangan yang tinggi pada elektroda- elektroda
busi, maka terjadi loncatan bunga api pada gab busi, sehingga terjadi
pembakaran pada ruang bakar,
10
d) kunci kontak berfungsi untuk mempermudah menghidupkan dan mematikan
mesin.
4. Transistor Control Ignition
Transistor Control Ignition merupaka sistem pengapian elektrik karena
platina sudah ditiadakan melainkan perannya diganti dengan transistor. Prinsip
kerja dari transistor control ignition nantinya seperti modul pengapian yang
terdapat pada gambar 2.3, dimana generator pulsa menginduksikan arus elektrik
dalam suatu pickup coil yang mengalir melalui suatu modul pengapian. Ketika
arus diinduksikan di dalam pickup coil, arus dari lilitan primer di dalam koil
mengalir sepanjang modul pengapian dan ground. Hal ini pada gilirannya
menyebabkan suatu medan magnet terbentuk di sekitar lilitan sekunder koil. Arus
tegangan tinggi yang dihasilkan dari lilitan tersebut diperlukan untuk melompati
gap busi, sehingga timbul yang namanya percikan bunga api pada busi (Kristanto,
2015: 189-190).
Gambar 2. 3 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan Transistor dan
Generator Pembangkit Pulsa (Kristanto, 2015: 190)
11
Pada dasarnya sistem pengapian elektronik memanfaatkan transistor untuk
memutuskan dan mengalirkan arus primer koil, sedangkan pada sistem pengapian
konvensional dalam memutuskan dan mengalirkan arus secara mekanis dengan
membuka dan menutupnya kontak pemutus.
Berikut ini adalah komponen utama pembentuk transistor control ignition:
a) Resistor
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk
membatasi jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan
namanya resistor bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon….
Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkan dengan
simbol Ω (Omega) (Zam, 2002: 19).
b) Transistor
Transistor berasal dari kata Transferable Resistor, yaitu resistor yang
resistansinya dapat dipindahkan. Bahan pembentuk transistor terdiri atas lapisan
tipis semikonduktor jenis P atau jenis N, yang masing-masing dilapisi dengan
semikonduktor jenis lain (Rahman, 2006: 92). Transistor merupakan dioda dengan
dua sambungan (junction). Sambungan itu membentuk transistor PNP maupun
NPN. Ujung-ujung terminalnya berturut-turut disebut emitor, base, dan kolektor
(Zam, 2002: 31). Kerja transistor berdasarkan kepekaan arus yang dihasilkan oleh
emitor (pengeluar) oleh beda tegangan antara emitor dan basis (tumpuan). Jika
tegangan emitor naik sedikit sehingga beda tegangan antara basis emitor naik
sedikit, arus yang dikeluarkan oleh emitor akan berubah banyak. Arus ini
dikumpulkan oleh kolektor yang diberi panjar mundur oleh Vcc sehingga arus tak
dapat membalik dari kolektor ke basis (Sutrisno, 1986: 120).
12
c) IRF 460
MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) adalah
suatu transistor efek medan dengan pintu yang diberi lapisan oksida silicon tipis
yang bersifat isolator, dengan adanya lapisan oksida ini hambatan masukan
MOSFET menjadi lebih besar (Sutrisno, 1986: 182). Ada dua macam MOSFET
yaitu tipe MOSFET pertambahan (enhancement) dan MOSFET perkurangan
(depletion), yang akan dipergunakan dalam rangkaian ini adalah tipe enhancement
(Sutrisno, 1986: 183)
Enhancement-mode MOSFET, secara luas digunakan dalam kedua
macam rangkaian baik diskret maupun terpadu. Dalam rangkaian diskret
kegunaan utama adalah sebagai pensaklaran daya, yang berarti mengubah arus
besar menjadi hidup dan mati, sedangkan dalam rangkaian terpadu, kegunaan
utamanya adalah dalam pensaklaran digital, proses dasar di belakang computer
modern (Malvino, 2003:471).
Enhancement-mode MOSFET yang digunakan pada rangkaian transistor
control ignition adalah HEXFET dengan nomor bagian IRF 460. HEXFET ini
memiliki tegangan kontrol, kecepatan peralihan, kemudahan parelisasi, dan
stabilitas suhu parameter listrik. Produk ini cocok untuk aplikasi seperti switching
pasokan listrik, kontrol motorik, inverter, helikopter, audio amplifier, sirkuit pulsa
energi tinggi. IRF 460 memilki tegangan sebesar 500 volt dengan hambatan
sebesar 0,27 ohm (International Rectifier, 2014: 1). IRF 460 juga disebut dengan
nama IRFP 460. Spesifikasi IRF 460 dapat dilihat pada tabel 2.1 berupa
datasheet kemampuan absolut IRF 460.
13
Tabel 2. 1 Datasheet Kemampuan Absolut IRF 460
VDSS Drain-source voltage 500 Volt
ID Countinous drain current 21 Ampere
IDM Pulsed drain current 1 84 Ampere
VGS Gate source voltage ± 20 Volt
PD Total power dissipation @ Tcase
= 250
C
300 W
Derate linearly 2,4 W/0C
TJ, TSTG Operating and storage temperature range
-55 to 150 0C
TL Lead temperature: 0,63’’from case for 10 sec
300 0C
(Semelab, tanpa tahun: 1)
Keuntungan sistem pengapian elektronik (Heywood, 1988: 440) yaitu:
a) mengurangi kebutuhan perawatan sistem pengapian
b) memperpanjang usia pakai busi
c) meningkatkan pengapian ketika campuran bahan bakar yang miskin dan lemah
d) meningkatkan keandalan dan usia pakai koil dalam menyediakan tegangan
keluaran lebih tinggi, dimana menggunakan pencetus elektronik untuk
memelihara waktu pengapian yang diperlukan tanpa penyetelan.
5. Konsep rangkaian yang akan digunakan
Gambar 2. 4 Skema Sistem Pengapian yang Dilengkapi dengan Transistor dan
Generator Pembangkit Pulsa Modifikasi dari Rangkaian Kristanto
14
Prinsip kerja dari rangkaian 2.4 masih sama dengan yang dibuat oleh
Kristanto, dimana generator pulsa menginduksikan arus elektrik dalam suatu
pickup coil yang mengalir melalui suatu modul pengapian. Ketika arus
diinduksikan di dalam pickup coil, arus dari lilitan primer di dalam koil mengalir
sepanjang modul pengapian dan ground. Hal ini pada gilirannya menyebabkan
suatu medan magnet terbentuk di sekitar lilitan sekunder koil. Arus tegangan
tinggi yang dihasilkan dari lilitan tersebut diperlukan untuk melompati gap busi,
sehingga timbul percikan bunga api pada busi. Tetapi yang membedakan adalah
adanya penambahan resistor sebelum arus memasuki rangkaian tingkat pengerak,
penambahan ini diperuntukkan untuk pengaman, selanjutnya pada rangkaian
tingkat pengubah keluaran yang tadinya menggunakan dua transistor NPN diganti
mengunakan mosfet dengan jenis IRF 460, karena dianggap rentan terhadap
tegangan tinggi. Kenapa memilih IRF 460, disebabkan secara segi kemampuan
lebih baik (dapat dilihat pada tabel 2.1), sehingga tegangan keluaran yang
dihasilkan lebih tinggi. Platina atau kontak pemutus yang terletak di distributor
diganti dengan pembangkit pulsa magnetik.
6. Torsi
Torsi adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torsi
adalah suatu energi. Besaran torsi adalah besaran turunan yang biasa digunakan
untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada
porosnya. Adapun perumusan dari torsi adalah sebagai berikut (Raharjo dan
Karnowo, 2008: 98).
……………………………………………………………….(2.1)
dengan T = Torsi benda yang berputar (N.m)
15
F = gaya sentrifugal dari benda yang berputar (N)
b = jarak benda ke pusat rotasi (m)
Gambar 2. 5 Skema Pengkuran Torsi
(Raharjo dan Karnowo, 2008: 98)
7. Daya
Daya merupakan besarnya kerja motor selama waktu tertentu. Satuan daya
ditetapkan dalam kilowatt, untuk menghitung besarnya daya, hal yang harus
diketahui adalah tekanan rata-rata dalam silinder selama langkah kerja. Besarnya
tekanan rata-rata motor bensin empat langkah yaitu 6-9 MPa (Arends dan
Barenschot, 1980: 18). Pada motor bakar daya yang dihasilkan dari proses
pembakaran dapat dihitung dengan rumus berikut ini (Heywood, 1988: 46):
………………………………………………………….... (2.2)
dimana N merupakan kecepatan putar dari cranksaft, rumus dalam S.I adalah:
…………………………….. (2.3)
sedangkan rumus dalam U.S adalah:
…………..………………………….. (2.4)
B. Kajian Penelitian yang Relevan
Hasil penelitian pada kendaraan Toyota Kijang seri 7K yang dilakukan
Fadoli dkk (2012: 7) menunjukkan pada sistem pengapian standar daya pada
putaran mesin 1000 rpm yaitu 14,54 kW, sedangkan pada sistem pengapian yang
16
menggunakan booster (memperbesar pengapian menggunakan arus DC atau aki)
pada putaram mesin 1000 rpm daya yang dihasilkan sebesar 14,64 kw, lebih besar
0,10 kw dari sistem pengapian konvensional. Data tersebut menunjukkan bahwa
sistem pengapian konvensional masih belum optimal dalam menghasilkan
pembakaran sempurna atau hampir mendekati sempurna. Oleh karena itu sistem
pengapian standar perlu diperbaiki salah satunya perlu adanya penambahan
transistor control ignition.
Penelitian yang dilakukan oleh Susanto (2007) dengan membandingkan
sistem pengapian platina dan sistem pengapian elektronik yang menggunakan
TCI-I pada kendaraan Toyota Kijang seri 4K menghasilkan kinerja motor untuk
torsi platina pada putaran rendah lebih tinggi dibanding TCI-I, tetapi untuk
putaran tinggi lebih baik menggunakan pengapian TCI-I, sedangkan untuk daya
rata-rata pada putaran 1000-3000 rpm sama untuk pemakaian bahan bakar, pada
putaran tersebut lebih efisien menggunakan TCI-I, begitu juga gas buang yang
dihasilkan pengapian elektronik TCI-I lebih efisien daripada menggunakan
platina.
Pada penelitian yang dilakukan oleh Sumarauw (2012: 64) dengan
modifikasi sistem pengapian konvensional menjadi sistem pengapian elektronik
menyatakan bahwa sistem pengapian konvensional hambatan koil sebesar 3 ohm,
hal ini menyebabkan panas yang terjadi pada koil sangat tinggi, bisa
menyebabkan koil rusak atau terbakar, sehingga pengapian tidak ada, sedangkan
pada pengapian elektronik hambatan koil hanya 0,8-1,2 ohm hal ini berarti panas
koil lebih rendah, koil aman sehingga pengapian akan lebih mendekati sempurna
Hasil penelitian yang terdapat pada tabel 2.2 menunjukkan sistem pengapian
17
elektronik lebih baik dari besarnya arus dan tegangan, sudut dwell hingga dalam
segi perawatan dibandingkan sistem pengapian konvensional. Kesimpulan yang
dapat diambil bahwa sistem pengapian transistor control ignition lebih baik.
Tabel 2. 2 Perbedaan Pengapian Konvensional dan Pengapian Elektronik
No Item Pengapian
konvensional
Pengapian
elektronik
1 Hambatan koil 1,5 Ω dengan ballast
3 Ω tanpa ballast
0,8-1,2 Ω
2 Arus primer 3-4 A 6-8 A
3 Pemutus arus primer Kontak pemutus Transistor
4 kondensator Menggunakan Tidak menggunakan
5 Pengatur timing Sentrifugal dan
advancer vakum
ECU
6 Menentukan timing Poros nok dan tumit
ebonite
Pengirim orsinyal
7 Pembagi tegangan Distributor Distributor
8 Tegangan induksi
sekunder
15-20 kV 25-30 kV
9 Sudut Dwell 60%xsudut pengapian 20-80%x sudut
pengapian
10 Perawatan Rutin Berkala
(Sumarauw, 2012: 63)
C. Kerangka Pikir Penelitian
Sistem pengapian konvensional, belum optimal dalam menghasilkan
percikan bunga api di ruang pembakaran. Berdasarkan beberapa penelitian yang
sudah dijelaskan di sub bab penelitian yang relevan menunjukkan sistem
pengapian dengan transistor control ignition lebih baik dibandingan dengan
sistem pengapian konvensional. Adanya transistor pada sistem pegapian,
menjadikan platina tidak mudah aus karena tidak terdapat percikan bunga api pada
platina saat penyalaan koil. Berdasarkan beberapa keuntungan yang ditawarkan
oleh transistor control ignition seperti pada kendaraan Toyota Kijang seri 4K,
5K, dan Toyota Kijang 7K, maka dilakukannya percobaan pada kendaraan
18
Datsun 120Y, dengan angggapan mampu memberikan hasil yang optimal, seperti
percobaan pada kendaraan Toyota Kijang seri 4K, 5K, dan 7K.
Oleh sebab itu, hal pertama yang dilakukan adalah melakukan analisis
daya dan torsi kendaraan Datsun 120Y dengan fokus permasalahan terletak pada
sistem pengapian. kemudian dilakukan pengujian terhadap sistem pengapian
konvensional dan sistem pengapian transistor control ignition. Pengujian
dilakukan dengan menggunakan alat dynamometer dan metode yang digunakan
adalah countinous meansurent atau secara terus menerus. Hasil pengujian dari
kedua sistem pengapian tersebut selanjutnya dibandingkan untuk membuktikan
bahwa adanya perbedaan kinerja mesin yang berupa daya dan torsi. Kemudian
hasil pengujian dianalisis sebagaimana mestinya tanpa bermaksud membuat
kesimpulan yang berlaku untuk umum. Hasil analisis tersebut disimpulkan, dari
kesimpulan berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, sehingga mampu
memberikan saran yang bermanfaat bagi masyarakat umum. Penjelasan sederhana
mengenai kerangka pikir dari penelitian ini dapat dilihat pada diagram alir pada
gambar 2.6.
19
Gambar 2. 6 Diagram Alir Kerangka Berfikir
Sistem pengapian
Sistem pengapian
konvensional
Sistem pengapian TCI
(Transistor Control Ignition)
a. Besarnya arus dan
tegangan pada kumparan
primer, berakibat
timbulnya loncatan bunga
api pada platina
b. Permukaan platina mudah
terbakar dan aus.
c. Daya dan torsi mesin
kurang optimal.
Pengamatan
Pengujian daya dan torsi mesin
Hasil pengujian
Analisis data (daya dan torsi)
Pengujian ulang terhadap daya
dan torsi
Hasil pengujian
Membandingkan data hasil
pengujian
Analisis daya dan torsi
kendaraan Datsun 120Y
Kesimpulan dan saran
20
D. Hipotesis
Berdasarkan rumusan masalah yang ada, maka dapat dikemukakan
hipotesis sebagai berikut:
1. Daya mesin sistem pegapian menggunakan Transistor Control Ignition lebih
baik dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun
120Y.
2. Torsi mesin sistem pegapian menggunakan Transistor Control Ignition lebih
baik dibandingkan sistem pengapian konvensional pada kendaraan Datsun
120Y.
43
BAB V
PENUTUP
A. Simpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, maka dapat disimpulan
beberapa hal sebagai berikut:
1. Adanya perbedaan daya mesin Datsun 120Y dengan sistem pengapian
konvensional dan sistem pengapian transistor control ignition. Perbedaan
berupa penurunan sebesar 1,5kW atau 5,12 pada saat menggunakan sistem
pengapian transistor control ignition. Penyebab penurunan daya adalah
hambatan beban generator pembangkit pulsa yang besar (5,24Ω), akibatnya
arus yang ke kumparan primer kecil (2,29A). Hal tersebut yang menyebabkan
daya yang dihasilkan menurun, sehingga dapat disimpulkan bahwa daya
mesin Datsun 120Y lebih baik pada saat sistem pengapian konvensional
dibandingan menggunakan sistem pengapian transistor control ignition.
2. Adanya perbedaan torsi mesin Datsun 120Y dengan sistem pengapian
konvensional dan sistem pengapian transistor control ignition. Perbedaanya
adalah terjadi penurunan sebesar 4,1Nm atau 4,31 pada saat menggunakan
sistem pengapian transistor control ignition. Sesuai dengan persamaan 2.2
menjelaskan bahwa daya semakin meningkat seiring dengan naiknya kecepatan
putaran crantsaft dan torsi begitu juga sebaliknya, sehingga dapat disimpulkan
bahwa torsi mesin Datsun 120Y lebih baik pada saat sistem pengapian
konvensional dibandingan menggunakan sistem pengapian transistor control
ignition.
42
B. Saran Pemanfaatan Hasil Penelitian
Saran yang diberikan sesuai dengan penelitian perbandingan kinerja mesin
Datsun 120Y dengan sistem pengapian konvensional dan transistor control
ignition yang telah dilakukan adalah:
1. Apabila ingin melakukan modifikasi pada sistem pengapian dengan
menggunakan transistor control ignition, gunakan generator pulsa sesuaikan
dengan modul pengapian yang digunakan untuk kendaraan tersebut. Sehingga
menghasilkan hambatan beban kecil, membuat arus yang masuk ke kumparan
primer besar. Hal ini memungkinkan daya dan torsi yang dihasilkan semakin
besar.
2. Modul pengapian pada penelitian ini menggunakan MOSFET IRFP 460
dengan kemampuan absolut (lihat tabel 2.1), sebaiknya gunakan mosfet
dengan spesifikasi yang lebih tinggi, sehingga kemampuan modul pengapian
semakin lebih baik.
43
DAFTAR PUSTAKA
Anonim. 1979. Laporan Test Datsun 120Y Baru. M&M. November. Hlm. 13
Arends, BPM. dan Barenschot. 1980. Motor Bensin. Terjemahan Umar Sukrisno.
Tanpa tahun. Jakarta: PT. Gelora Aksara Pratama.
Boentarto. 1993. Cara Pemeriksaan Penyetelan dan Perawatan Kelistrikan Mobil. Yogyakarta: ANDI OFFSET Yogyakarta.
Fadoli, A. A. Mustaqim. dan Zulfah. 2012. Analisa Perbandingan Daya dan Konsumsi Bahan Bakar antara Pengapian Standar dengan Pengapian Menggunakan Booster Pada Mesin Toyota Kijang Seri 7k, online.
Available at http://e-
journal.upstegal.ac.id/index.php/eng/article/viewFile/109/115 [accessed
4/22/2016]. Heywood, J.B. 1988. Internal Combution Engine Fundamentals. USA: McGrow
Hill, Inc.
Indrawan, R. dan Poppy Y. 2014. METODOLOGI PENELITIAN Kuantitatif, Kualitatif, dan Campuran untuk Manajemen, Pembangunan, dan Pendidikan. Bandung: PT. Refika Aditama
International Rectifier. 2014. International Rectifier. Online. Available at
http://www.irf.com/product-info/datasheets/data/irf460.pdf [accessed
5/29/2016]. USA: California.
Kristanto, P. 2015. Motor Bakar Torak: Teori dan Aplikasinya. Yogyakarta: CV.
Andi Offset.
Kurniawan, A. 15 April 2014. Populasi Kendaraan Bermotor di Indonesia Tembus
104,2 Juta Unit. Kompas. Hlm 1. Online. Available at
http://otomotif.kompas.com. [accessed 2/23/2016].
Kusminingrum, N. dan Gunawan, G. 2008. Polusi Udara Akibat Aktivitas Kendaraan Bermotor Di Jalan Perkotaan Pulau Jawa Dan Bali. Online.
Available at http://pu.go.id. [accessed 4/15/2016].
Malvino, A. P. 1999. Prinsip-Prinsip Elektronika Edisi 1. Terjemahan Alb. Joko
Santoso. 2003. Jakarta: Salemba Teknika.
NDCI. Online at http://ndci.web.id/ndci/sejarah-ndci [accessed 10/31/2016]
Raharjo, W. D. dan Karnowo. 2008. Mesin Konversi Energi. Semarang:
Universitas Negeri Semarang Press.
44
Rahman, A. 2006. Ketrampilan Elektronika Jilid 1. Jakarta: Ganeca Exact.
Semelab, Plc. Tanpa tahun. N–Channel Enhancement Mode High Voltage Power Mosfets, (online) (http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-
pdf/view/42068.html), diakses 31 Mei 2016.
Sugiyono. 2009. Metode Penelitian Kuantitatif Kualitatif dan R & D. Bandung:
ALFABETA, cv.
Sumarauw, H. J. R. 2012. Modifikasi Sistem Pengapian Konvensional menjadi Pengapian Elektronik. 17 (1): 57-63. Online. Available at
http://journal.uny.ac.id. [accessed 3/30/2016].
Sutrisno. 1986. Elektronika: teori dasar dan penerapannya, Jilid 1. Bandung:
Penerbit ITB.
Susanto, A.E. 2007. Analisis Unjuk Kerja Mesin Mobil Toyota Kijang 4K yang Menggunakan Pengapian Platina dan Elektronik Tci-I. online. Available
at
http://eprints.umm.ac.id/8673/1/ANALISA_UNJUK_KERJA_MESIN_
MOBIL_TOYOTA_KIJANGTYPE_4k_yang_MENGGUNAKAN_PEN
GAPIAN_PLATINADAN_ELEKTRONIK_TCI.pdf [accessed
3/3/2016].
Toyota. Tanpa tahun. Dasar-Dasar Automobil. Jakarta: PT. Toyota-Astra Motor.
Toyota. 1994. New Step 2 Training Manual. Jakarta: PT. Toyota-Astra Motor.
Zam, E. Z. 2002. Mudah Menguasai Elektronika. Surabaya: Penerbit Indah
Surabaya.