SlideShare a Scribd company logo
1 of 11
Download to read offline
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
19
TINJAUAN TEORITIS
PERFORMANSI MESIN BERTEKNOLOGI VVT-i
Tulus Burhanuddin Sitorus
Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin FT- USU
Jl. Almamater Kampus USU Medan – 20155
Telp./Fax : 061-8212050
Abstract
Technology of variable valve timing intelligent (VVT-i) is one of the application of information
technology in the automotive industry particularly in terms of engine performance
improvements. VVT-i is the valve settings combustion technology. The fundamental difference
is owned by VVT-i system is the intake cam rotation need not exactly match the rotation of the
engine. In cars without VVT-i system, intake cam has only one valve opening pattern making
machines can not maximize engine power when needed and a large force can not minimize the
fuel used when the power needed is not large. While in the car with the engine VVT-i
technology, when the driver requires a larger force, the valve mechanism will be arranged so
that engine torque can be increased. Conversely, when it only takes a little engine power, the
valve mechanism will be arranged so that fuel is used much less and of course the resulting
exhaust gas cleaner. The results of theoretical studies indicate that the engine with VVT-i
technology has torque and the optimal engine power in all conditions and workload with the use
of more fuel-efficient.
Keywords : VVT-i technolog; Engine performance; Torgue
1. PENDAHULUAN
Dilatar belakangi oleh semakin
tingginya tingkat permintaan para
pengguna kendaraan agar memiliki
mobil dengan mesin yang bertenaga
namun tetap irit bahan bakar dan
ramah lingkungan telah menjadi pemicu
timbulnya teknologi baru yang dikenal
dengan nama Variable Valve Timing-
Intelligent atau lebih dikenal dengan
sebutan VVT-i. Teknologi VVT-i
merupakan teknologi yang mengatur
sistem kerja katup pemasukan bahan
bakar (intake) secara elektronik baik
dalam hal waktu maupun ukuran buka
tutup katup sesuai dengan putaran
mesin sehingga menghasilkan tenaga
yang optimal, hemat bahan bakar dan
ramah lingkungan. Cara kerjanya cukup
sederhana. Untuk menghitung waktu
buka tutup katup (valve timing) yang
optimal, ECU (Electronic Control Unit)
menyesuaikan dengan kecepatan
mesin, volume udara masuk dan
temperatur air. Agar target valve timing
selalu tercapai, sensor posisi
chamshaft atau crankshaft memberikan
sinyal sebagai respon koreksi.
Mudahnya sistem VVT-i akan terus
mengoreksi valve timing atau jalur
keluar masuk bahan bakar dan udara.
Disesuaikan dengan pijakan pedal gas
dan beban yang ditanggung demi
menghasilkan torsi optimal di setiap
putaran dan menghemat konsumsi
BBM. Adopsi teknologi VVT-i ke mesin
mobil juga memberikan kelebihan
minimnya biaya pemeliharaan yang
harus ditanggung. Sebab tune-up
seperti setel klep dan lain sebagainya
tidak diperlukan lagi. Tulisan ini
bertujuan untuk memberikan informasi
mengenai kinerja mesin Otto yang
berteknologi VVT-i dan diharapkan
bermanfaat bagi kalangan yang
berkecimpung di bidang pendidikan dan
penelitian motor bakar.
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
20
2. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Sistem Teknologi VVT-i
Sistem teknologi VVT-i (Variable
Valve Timing - Intelligent) merupakan
serangkaian peranti untuk mengontrol
penggerak camshaft yang
diperkenalkan pada tahun 1996. Pada
teknologi VVT-i ini bagian yang
divariasikan adalah timing (waktu buka-
tutup) intake valve dengan mengubah
atau menggeser posisi intake camshaft
terhadap puli camshaft drive. Fluida
yang digunakan sebagai aktuator untuk
menggeser posisi camshaft adalah oli
mesin yang diberikan tekanan.
Gambar 1. Sistem VVT-i
Jadi disini maksudnya puli pada intake
camshaft adalah fleksibel, camshaft
bisa diputar maju atau mundur yang
berguna untuk menyesuaikan waktu
bukaan katup dengan kondisi mesin
sehingga bisa didapat torsi optimal di
setiap tingkat kecepatan, sekaligus
menghemat bahan bakar dan
mengurangi emisi gas buang.
2.2. Prinsip Kerja VVT-i
Waktu bukaan camshaft bisa
bervariasi pada rentang 60o
. Misalnya,
pada saat start dimana kondisi mesin
dingin dan mesin stasioner tanpa
beban, timing dimundurkan 30o
. Cara
ini akan menghilangkan overlap yaitu
peristiwa membukanya katup masuk
dan buang secara bersamaan di akhir
langkah pembuangan karena katup
masuk baru akan membuka beberapa
saat setelah katup buang menutup
penuh. Logikanya, pada kondisi ini
mesin tak perlu bekerja ekstra. Dengan
tertutupnya katup buang, tak ada bahan
bakar yang terbuang saat terhisap ke
ruang bakar.
Gambar 2. Valve Timing VVT-i
Konsumsi bahan bakar menjadi
hemat dan mesin menjadi lebih ramah
lingkungan. Sedangkan saat ada
beban, timing akan maju 30o
. Derajat
overlaping akan meningkat. Tujuannya
untuk membantu mendorong gas
buang serta memanaskan campuran
bahan bakar dan udara yang masuk.
2.3. Komponen VVT-i
2.3.1.Electronic Control Unit
Electronic Control Unit (ECU)
merupakan perangkat yang bertugas
menerima masukan dari sensor yang
kemudian dikalkulasi untuk mencari
kondisi optimum dan memberi perintah
ke aktuator untuk melakukan fungsinya.
Misalkan memerintahkan injektor
menyemprotkan bahan bakar atau
memerintahkan ignition coil untuk
melepaskan listrik tegangan tinggi ke
busi sehingga akan timbul bunga api.
Jadi, aktuator berfungsi sebagai
peralatan ECU sehingga mesin bekerja
dalam kondisi optimalnya. Guna
mengetahui berapa bahan bakar yang
harus disemprot dan berapa derajat
sebelum titik mati atas busi harus
2
°
12
°
EX close
Arah
putaran
mesin
IN open
30°
TMA
30° EX open
IN open
52°
TMB
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
21
dinyalakan, ECU dilengkapi dengan
database yang lazim dikenal dengan
engine mapping. ECU selalu
membandingkan hasil masukan sensor
dengan engine mapping guna
mengetahui apa yang harus
diperintahkan kepada aktuator.
2.3.2. Camshaft Position Sensor
Camshaft merupakan sebuah alat
yang digunakan dalam mesin torak
untuk menjalankan valve. Dia terdiri
dari batangan silinder. Cam membuka
katup dengan menekannya, atau
dengan mekanisme bantuan lainnya,
ketika mereka berputar. Camshaft
Position Sensor (CPS) berguna untuk
mengetahui kedudukan camshaft. Jika
ada perubahan beban mesin atau
perubahan putaran mesin yang
semuanya diolah oleh ECU dan
dihitung untuk mendapatkan sebesar
mungkin efisiensi volumetrik, dari
perhitungan ECU ini didapatlah
kedudukan camshaft yang harus
diubah. ECU ini akan memerintahkan
module VVT-i untuk merubah
kedudukan camshaft. Setelah Module
VVT-i menerima perintah dari ECU
untuk mengubah kedudukan camshaft,
maka module VVT-i akan mengirimkan
signal ke OCV (Oil Control Valve) untuk
mengatur tekanan oli yang akan
diteruskan ke sprocket. Dengan adanya
perubahan tekanan oli yang dilakukan
oleh OCV ini yang sampai ke sprocket,
maka sprocket akan berubah posisinya.
Karena sprocket itu menjadi satu sama
camshaft, maka camshaft akan
berubah posisinya sesuai yang
diinginkan oleh ECU. Kedudukan
camshaft yang baru ini dideteksi oleh
CPS dan signalnya dikirimkan ke ECU
sebagai update posisi / kedudukan
camshaft dan kedudukan camshaft ini
akan menentukan timing dari valve,
begitu seterusnya.
2.3.3. Camshaft Timing Oil Control
Valve
Camshaft Timing Oil Control
Valve (seperti yang ditunjukkan pada
gambar 3) mengendalikan posisi spool
valve berdasarkan sinyal yang dikirim
ECU hingga mengalokasikan tekanan
oli ke VVT-i Controller untuk sisi maju
dan sisi mundur. Ketika mesin berhenti,
Camshaft Timing Oil Control Valve
berada dalam sisi mundur.
2.3.4. Crankshaft Position Sensor
Sensor ini memberitahu ECU
kecepatan putaran mesin dengan tepat.
Pada sistem penyemprotan bahan
bakar, sensor ini juga memberitahu
ECU waktu yang tepat untuk
menyemprotkan bahan bakar yang
kemudian diteruskan ke injector bahan
bakar.
3. METODOLOGI
3.1. Pengumpulan Data
Data yang dipergunakan dalam
kajian ini meliputi data yang diperoleh
dari hasil perhitungan serta data yang
diperoleh dari hasil survei ke PT.
Toyota Astra Motor berupa spesifikasi
untuk mesin berteknologi VVT-i.
Data Spesifikasi Mesin VVT-i [3]
Tipe :
Mesin Bensin 4 langkah
Nama :
K3–VE VVT–i DOHC
Volume Langkah :
1298 cc
Jumlah Silinder :
4 buah segaris
Jumlah Katup :
16 buah
Diameter (B) x Langkah (S):
72 mm x 79,7 mm
Daya Maksimum :
92 PS @ 6000 rpm atau
67,712 kW @ 6000 rpm
Torsi Maksimum :
12,2 kgf–m @ 4400 rpm
Sistem Bahan Bakar :
Electronic Fuel Injection (EFI)
Rasio Kompresi :
11:1
3.2. Pengolahan Data
Data yang diperoleh lalu diolah
ke dalam persamaan, kemudian data
hasil perhitungan disajikan dalam
bentuk tabel dan grafik.
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
22
Gambar 3. Camshaft Timing Oil Control Valve
4. ANALISA DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Termodinamika pada
Siklus Otto
Agar dapat lebih mudah memahami
diagram P – V mesin Otto, maka
dilakukan terlebih dahulu proses
idealisasi dimana proses yang terjadi
sebenarnya berbeda dengan proses
ideal.
Beberapa idealisasi pada siklus ideal
antara lain:
a. Fluida kerja dalam silinder adalah
udara, dianggap gas ideal dengan
konstanta kalor konstan.
b. Proses kompresi dan ekspansi
berlangsung secara isentropik.
c. Proses pembakaran dianggap
sebagai proses pemanasan fluida
kerja.
d. Pada akhir proses ekspansi, yaitu
pada saat torak mencapai titik mati
bawah, fluida kerja didinginkan
sehingga tekanan dan temperatur
turun mencapai tekanan dan
temperatur atmosfer.
e. Tekanan fluida kerja di dalam
silinder selama langkah buang dan
langkah isap adalah konstan dan
sama dengan tekanan atmosfer.
Volume spesifik, v Entropi, S
Gambar 4. Diagram P – v dan T – s Siklus Ideal Otto
Temperatur (T)Tekanan (P)
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
23
Secara ringkas, proses
termodinamika yang terjadi pada siklus
ideal Otto dapat ditinjau sebagai
berikut.
Proses 0 – 1 : Langkah hisap, tekanan
konstan, katup buang tertutup
sedangkan katup masuk terbuka.
Udara dianggap sebagai gas ideal.
Udara dihisap masuk ke silinder
dengan tekanan 1,03 atm atau 104,
3647 kPa pada temperatur 27°C atau
300 K, maka : = 104,3647
kPa, = 300 K, = 11, = 7,2 cm,
= 7,97 cm, = 0,287 kJ/kg-K,
= 0,718 kJ/kg K
Volume Langkah
Merupakan volume dari langkah
torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik
mati atas (TMA). Kapasitas 4 silinder
adalah 1298 cc, maka volume langkah
untuk satu silinder:
Volume Sisa
Didefenisikan sebagai volume minimum
silinder pada saat torak berada di titik
mati atas (TMA). Dengan rasio
kompresi sebesar 11:1 dan volume
langkah sebesar 0,0003245 m3
maka
besarnya volume sisa:
Volume pada titik 1:
Merupakan hasil penjumlahan volume
langkah (Vd) dengan volume sisa (Vc).
Massa campuran bahan bakar dan
udara
Dengan tekanan 1 atm atau
104,3647 kPa dan volume silinder
0,00035695 m3
pada temperatur 300 K,
massa campuran bahan bakar dan
udara adalah :
Massa udara pembakaran dan
massa bahan bakar :
Sejumlah udara dihisap masuk
ke dalam silinder dengan perbandingan
14,7:1 terhadap bahan bakar pada
tekanan konstan. Udara mengisi
ruangan silinder yang bertambah besar
seiring bergeraknya torak dari titik mati
atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB).
Untuk 1 kg bahan bakar diperlukan
14,7 kg udara dengan massa campuran
(mm) sebesar 0,0004326 kg serta
diasumsikan residu gas hasil
pembakaran 4% dari siklus
sebelumnya, maka besarnya massa
udara dan massa bahan bakar adalah:
Densitas udara :
Tekanan dan temperatur udara
sekitar mesin dapat digunakan untuk
mencari densitas udara dengan
persamaan matematika sebagai
berikut:
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
24
Proses 1 – 2 : Langkah kompresi
isentropik, semua katup tertutup. Piston
bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke
titik mati atas (TMA).
Tekanan pada titik 2 :
Campuran bahan bakar dan
udara yang berada di dalam silinder
ditekan dan dimampatkan oleh torak
yang bergerak ke titik mati atas (TMA).
Akibatnya, tekanan dalam silinder naik
menjadi P2.
[1]
Temperatur pada titik 2:
Campuran bahan bakar dan
udara yang dimampatkan oleh torak
yang bergerak ke titik mati atas (TMA)
juga mengakibatkan suhu dalam
silinder naik menjadi T2.
Volume pada titik 2 :
Kerja persiklus 1 – 2:
Kerja yang diserap selama
langkah kompresi isentropik untuk satu
silinder dalam satu siklus adalah
sebagai berikut:
Proses 2 – 3: Penambahan kalor pada
volume konstan.
Kalor masuk :
Bahan bakar yang digunakan
adalah pertamax dengan nilai kalor
bahan bakar 46000 kJ/kg dan
diasumsikan terjadi pembakaran
sempurna, =1.
Temperatur pada titik 3:
Dengan menggunakan persamaan
matematika ,
maka temperatur T3 dapat diketahui ;
Volume pada titik 3:
Dari diagram P-v siklus Otto ideal
dapat dilihat bahwa V3 sama dengan
V2.
Tekanan pada titik 3:
Seiring dengan bertambahnya
temperatur selama siklus tertutup
volume konstan, maka bertambah pula
tekanan di dalam silinder.
[2]
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
25
Tekanan tersebut merupakan tekanan
maksimum siklus dimana:
Proses 3 – 4: Langkah Ekspansi
isentropik
Temperatur pada titik 4:
Setelah torak mencapai titik mati
bawah (TMB) sejumlah kalor
dikeluarkan dari dalam silinder
sehingga temperatur fluida kerja akan
turun menjadi T4.
Tekanan pada titik 4:
Begitu juga dengan tekanan di
dalam silinder, mengalami penurunan
menjadi P4.
Volume pada titik 4:
Dari diagram P-v siklus ideal Otto
dapat dilihat bahwa V4 sama dengan
V1.
Kerja persiklus 3 –4:
Tekanan tinggi yang disertai
pembakaran di dalam silinder,
membuat piston terdorong kembali ke
titik mati bawah (TMB). Gerakan piston
tersebut menghasilkan kerja sebesar
W3 – 4.
= 0,9
Proses 4 – 1: Proses pembuangan
kalor pada volume konstan
Kalor yang dibuang :
Pada saat torak mencapai titik mati
bawah (TMB) kalor dibuang sebesar
Q 4 – 1.
Kerja satu siklus :
Kerja yang dihasilkan dari satu siklus
termodinamika adalah sebagai berikut:
Kerja satu siklus :
Kerja yang dihasilkan dari satu siklus
termodinamika adalah sebagai berikut:
4.2. Analisa Parameter Performansi
Mesin
Tekanan Efektif Rata – rata
Didefenisikan sebagai suatu
tekanan yang dibayangkan bekerja
pada pada permukaan piston pada
langkah kerja, sehingga dapat
dirumuskan sebagai berikut:
=
Dengan nilai Wnett = dan
besarnya volume langkah ( ) =
, maka besarnya tekanan
efektif rata – rata adalah:
Daya Indikator
Merupakan daya yang dihasilkan dalam
silinder mesin sehingga merupakan
basis perhitungan atau penentuan
efisiensi pembakaran atau besarnya
laju panas akibat pembakaran di dalam
silinder.
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
26
Besarnya harga daya indikator ( )
pada putaran mesin 3500 rpm dapat
dirumuskan sebagai berikut:
Sehingga untuk 4 silinder diperoleh
Daya Poros
Daya yang dihasilkan suatu mesin pada
poros keluarannya disebut sebagai
daya poros atau biasa dikenal dengan
sebutan brake horse power. Besarnya
daya dapat dihitung dengan
persamaan :
44,1798
Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc)
Secara tidak langsung konsumsi bahan
bakar spesifik merupakan indikasi
efisiensi dalam menghasilkan daya dari
pembakaran bahan bakar. Laju aliran
bahan bakar sebesar
dan daya ( )
sebesar 44,1798 kW, maka konsumsi
bahan bakar spesifik pada putaran
mesin 3500 rpm diperoleh sebagai
berikut:
= 0,00006986
Efisiensi Termal
Efisiensi ini merupakan indikasi
sesungguhnya dari konversi input
termodinamika menjadi kerja mekanis.
Efisiensi Mekanis
Merupakan perbandingan antara daya
poros ( ) dengan daya indikator ( ).
Dengan daya poros ( ) sebesar
44,1798 kW dan daya indikator ( )
sebesar 87,5115 kW, maka besarnya
efisiensi mekanis dapat diketahui
dengan persamaan matematika
sebagai berikut:
Efisiensi Volumetrik
Merupakan indikasi sejauh mana
volume sapuan (swept volume) mesin
tersebut dapat terisi fluida kerja.
Dengan massa udara sebesar
0,00038891 kg, densitas udara 1,2121
kg/m3
, dan besar volume langkah
0,0003245 m3
, maka efisiensi
volumetrik dapat dihitung sebagai
berikut :
Hasil perhitungan parameter torsi,
daya, dan konsumsi bahan bakar
spesifik untuk mesin teknologi VVT-i
ditabelkan dan dibandingkan dengan
mesin non VVT-i.
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
27
Tabel 1. Parameter Torsi, Daya, dan Sfc
Putaran
Mesin TORSI DAYA SFC
(RPM) (Nm) (kW) (gr/kW-jam)
NON
VVT-i
NON
VVT-i
NON
VVT-iVVT-i VVT-i VVT-i
1500 85.8 87.5 134.706 137.375 357.090 346.652
2000 103.4 104.4 216.451 218.544 296.310 290.537
2500 109.9 112 287.572 293.067 278.785 270.822
3000 118.6 117.2 372.404 368.008 258.335 258.806
3500 117.8 120.6 431.541 441.798 260.089 251.510
4000 118 120.8 496.539 505.749 259.648 251.093
4500 118.6 119.8 554.838 564.258 258.335 253.189
5000 115.5 120.4 617.533 630.093 265.268 251.928
5500 114 115.3 653.382 663.744 268.759 263.071
6000 106 107.8 665.680 676.984 289.042 281.374
6500 95 96.8 646.317 658.563 322.510 313.348
7000 85.8 87.6 628.628 641.816 357.092 346.257
Kemudian data dari tabel dibuat ke dalam bentuk grafik seperti tampak pada gambar di
bawah ini.
Grafik Torsi Vs Putaran Mesin
0
20
40
60
80
100
120
140
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Putaran Mesin (rpm)
Torsi(Nm)
VVT-i
Non VVT-i
Gambar 6. Grafik Torsi Vs Putaran Mesin
Grafik Daya Vs Putaran Mesin
0
100.000
200.000
300.000
400.000
500.000
600.000
700.000
800.000
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Putaran Mesin (rpm)
Daya(kW)
VVT-i
Non VVT-i
Gambar 7. Grafik Daya Vs Putaran Mesin
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
28
Grafik Sfc Vs Putaran Mesin
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
350.0
400.0
1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000
Putaran Mesin (rpm)
Sfc(gr/kW-jam)
VVT-i
Non VVT-i
Gambar 8. Grafik Sfc Vs Putaran Mesin
Dari grafik 6 hingga grafik 8 tampak
bahwa untuk putaran mesin 3500 rpm,
daya yang dihasilkan mesin
berteknologi VVT–i sebesar 44,179
kW, sedangkan mesin tanpa teknologi
VVT–i menghasilkan daya sebesar
43,154, sehingga terjadi kenaikan
2,32%. Untuk parameter daya mesin
bahwa daya meningkat seiring dengan
bertambahnya putaran mesin namun
setelah mencapai daya maksimum
pada putaran mesin 6000 rpm, secara
perlahan daya menurun meskipun
putaran mesin terus meningkat.
Kemudian konsumsi bahan bakar untuk
mesin teknologi VVT–i sebesar
251,5098 gr/kW jam, sedangkan untuk
mesin tanpa teknologi VVT–i konsumsi
bahan bakarnya sebesar 260,0889
gr/kW jam sehingga terjadi penurunan
sebesar 3.41%. Tampak juga bahwa
torsi meningkat seiring dengan
bertambahnya putaran mesin. Namun
setelah mencapai torsi maksimum,
secara perlahan torsi menurun
walaupun putaran mesin terus
bertambah. Secara rata-rata dapat
dikatakan bahwa penggunaan teknologi
VVT-i untuk mesin dengan spesifikasi
yang sama akan meningkatkan torsi
mesin rata-rata 1,82 Nm, kenaikan rata-
rata daya mesin 7,867 kW dan
penurunan rata-rata konsumsi bahan
bakar spesifik sebesar 7,722 gr/kW-
jam.
5. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Secara umum untuk semua
putaran mesin yang diuji maka :
a. Torsi mesin mengalami
kenaikan rata-rata 1,82 Nm
bila menggunakan mesin
VVT-i.
b. Daya mesin mengalami
kenaikan rata-rata 7,867 kW
bila menggunakan mesin
VVT-i.
c. Konsumsi bahan bakar
mengalami penurunan rata-
rata 7,722 gr/kW-jam bila
menggunakan mesin VVT-i.
2. Dari hasil analisa diperoleh bahwa
penggunaan mesin berteknologi
VVT-i akan meningkatkan daya
mesin dan menurunkan konsumsi
bahan bakar spesifik bila
dibandingkan dengan mesin
berteknologi non VVT-i untuk
spesifikasi mesin yang sama.
5.2. Saran
1. Untuk menghindari adanya
knocking maka perlu
mempertimbangkan pemakaian
bensin tanpa timbal dengan
angka oktan (Research Octane
Number) 91 atau lebih tinggi.
Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492
29
6. DAFTAR PUSTAKA
1. Pulkrabek Willard W, Engineering
Fundamentals of The Internal
Combustion Engine, Prentice Hall,
New Jersey
2. Heywood John B, Internal
Combustion Engine
Fundamentals, McGraw Hill Book
Company, New York, 1988
3. PT. Astra Daihatsu Motor Training
Center, Diktat VVT-i
4. Arismunandar Wiranto, Penggerak
Mula otor Bakar Torak, ITB; 1983-
B
5. Gordon Van Wylen, Fundamentals
of Classical Thermodynamics, 4th
edition, 1994
6. Yunus A. Cengel,
Thermodynamics An Engineering
Approch, 2nd
edition, 1994
7. http://en.wikipedia.org/wiki/Four-
stroke_cycle
8. http://en.wikipedia.org/wiki/Variabl
e_valve_timing
9. http://
www.panavi.kz/4runner/215/NCF/1
gr-fe_vvtisystem.pdf
10. http://web.mit.edu/16.unified/www/
SPRING/propulsion/notes/node25.
html#fig5: OttoIdeal
11. http://web.mit.edu/16.unified/www/
SPRING/propulsion/notes/node25.
html#fig5: OttoReal
12. http://www.daihatsu.co.id/our%20p
roduct/Xenia_Spec_Ind.asp
13. http://www.daihatsu.co.id/Technolo
gy/Technology_Ind.asp

More Related Content

What's hot (20)

User Manual Toyota
User Manual ToyotaUser Manual Toyota
User Manual Toyota
 
fungsi-dan-cara-kerja-common rail.
fungsi-dan-cara-kerja-common rail.fungsi-dan-cara-kerja-common rail.
fungsi-dan-cara-kerja-common rail.
 
Macam2 timing ruri
Macam2 timing ruriMacam2 timing ruri
Macam2 timing ruri
 
Sistem pada engine
Sistem pada engineSistem pada engine
Sistem pada engine
 
laporan praktikum motor bakar
laporan praktikum motor bakarlaporan praktikum motor bakar
laporan praktikum motor bakar
 
Modul pemeliharaan komponen engine
Modul pemeliharaan komponen engineModul pemeliharaan komponen engine
Modul pemeliharaan komponen engine
 
Presentation1
Presentation1Presentation1
Presentation1
 
Komponen efi
Komponen efiKomponen efi
Komponen efi
 
Pltg pdf
Pltg pdfPltg pdf
Pltg pdf
 
Sistem Bahan Bakar pada Motor Bakar
Sistem Bahan Bakar pada Motor BakarSistem Bahan Bakar pada Motor Bakar
Sistem Bahan Bakar pada Motor Bakar
 
Teknik konversi dan konservasi energi turbin
Teknik konversi dan konservasi energi turbinTeknik konversi dan konservasi energi turbin
Teknik konversi dan konservasi energi turbin
 
Efi
Efi Efi
Efi
 
Bab iv sistem kelistrikan ac
Bab iv sistem kelistrikan acBab iv sistem kelistrikan ac
Bab iv sistem kelistrikan ac
 
SISTEM BAHAN BAKAR INJEKSI
SISTEM BAHAN BAKAR INJEKSI SISTEM BAHAN BAKAR INJEKSI
SISTEM BAHAN BAKAR INJEKSI
 
Sistem pelumasan
Sistem pelumasanSistem pelumasan
Sistem pelumasan
 
Bab 12 prestasi_mesin (8 files merged)
Bab 12 prestasi_mesin (8 files merged)Bab 12 prestasi_mesin (8 files merged)
Bab 12 prestasi_mesin (8 files merged)
 
Toyota soluna
Toyota solunaToyota soluna
Toyota soluna
 
Dasar engine
Dasar engineDasar engine
Dasar engine
 
Efi
EfiEfi
Efi
 
Chapter iv komponen komponen alat berat
Chapter iv komponen komponen alat beratChapter iv komponen komponen alat berat
Chapter iv komponen komponen alat berat
 

Similar to VVT-i PERFORMANSI

HEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptx
HEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptxHEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptx
HEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptxdondon94
 
Bab 12 sistem-pengatur-katup-elektronik
Bab 12 sistem-pengatur-katup-elektronikBab 12 sistem-pengatur-katup-elektronik
Bab 12 sistem-pengatur-katup-elektronikSlamet Setiyono
 
20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx
20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx
20509334033_Rizki Rido Utomo.pptxRizkiRidoUtomo
 
Sistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptx
Sistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptxSistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptx
Sistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptxIWANSETIAWAN262597
 
Materi EFI dan EMS.pdf
Materi EFI dan EMS.pdfMateri EFI dan EMS.pdf
Materi EFI dan EMS.pdfeko pras
 
Motor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptx
Motor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptxMotor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptx
Motor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptxnewsans2208
 
Pemeliharaan komponen enginee
Pemeliharaan komponen engineePemeliharaan komponen enginee
Pemeliharaan komponen engineehasimaja45
 
Gas turbine aeroderivative Module LM6000 PC
Gas turbine aeroderivative Module LM6000 PCGas turbine aeroderivative Module LM6000 PC
Gas turbine aeroderivative Module LM6000 PCapri kartiwan
 
Roche alimin p227-232
Roche alimin p227-232Roche alimin p227-232
Roche alimin p227-232Darman Syah
 
Mekanisme katup 1
Mekanisme katup 1Mekanisme katup 1
Mekanisme katup 1yusrizal al
 
Laporan Teknologi Motor Bensin
Laporan Teknologi Motor BensinLaporan Teknologi Motor Bensin
Laporan Teknologi Motor BensinFranky Gepenk
 
Rangkaian kelistrikan lengkap ac mobil
Rangkaian kelistrikan lengkap ac mobilRangkaian kelistrikan lengkap ac mobil
Rangkaian kelistrikan lengkap ac mobilFajar Lhughu
 
Sistem injeksi pada motor
Sistem injeksi pada motorSistem injeksi pada motor
Sistem injeksi pada motorMitrawam
 

Similar to VVT-i PERFORMANSI (20)

Vvti
VvtiVvti
Vvti
 
VVT-i.ppt
VVT-i.pptVVT-i.ppt
VVT-i.ppt
 
HEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptx
HEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptxHEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptx
HEUI, Injector Nozzle, Pre-Heating systems _ Vacuum Pump.pptx
 
Vvt i
Vvt iVvt i
Vvt i
 
Bab 12 sistem-pengatur-katup-elektronik
Bab 12 sistem-pengatur-katup-elektronikBab 12 sistem-pengatur-katup-elektronik
Bab 12 sistem-pengatur-katup-elektronik
 
20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx
20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx
20509334033_Rizki Rido Utomo.pptx
 
Sistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptx
Sistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptxSistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptx
Sistem Injeksi Sepeda Motor (Komponen Sistem Aliran BB).pptx
 
Materi EFI dan EMS.pdf
Materi EFI dan EMS.pdfMateri EFI dan EMS.pdf
Materi EFI dan EMS.pdf
 
Sensor
SensorSensor
Sensor
 
Motor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptx
Motor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptxMotor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptx
Motor Bakar Presentation Politeknik Of Gajah Tunggal.pptx
 
Pemeliharaan komponen enginee
Pemeliharaan komponen engineePemeliharaan komponen enginee
Pemeliharaan komponen enginee
 
Gas turbine aeroderivative Module LM6000 PC
Gas turbine aeroderivative Module LM6000 PCGas turbine aeroderivative Module LM6000 PC
Gas turbine aeroderivative Module LM6000 PC
 
EFI- BASIC.ppt
EFI- BASIC.pptEFI- BASIC.ppt
EFI- BASIC.ppt
 
Roche alimin p227-232
Roche alimin p227-232Roche alimin p227-232
Roche alimin p227-232
 
Motor Bakar
Motor BakarMotor Bakar
Motor Bakar
 
Mekanisme katup 1
Mekanisme katup 1Mekanisme katup 1
Mekanisme katup 1
 
Laporan Teknologi Motor Bensin
Laporan Teknologi Motor BensinLaporan Teknologi Motor Bensin
Laporan Teknologi Motor Bensin
 
Rangkaian kelistrikan lengkap ac mobil
Rangkaian kelistrikan lengkap ac mobilRangkaian kelistrikan lengkap ac mobil
Rangkaian kelistrikan lengkap ac mobil
 
Sistem injeksi pada motor
Sistem injeksi pada motorSistem injeksi pada motor
Sistem injeksi pada motor
 
2459498.ppt
2459498.ppt2459498.ppt
2459498.ppt
 

VVT-i PERFORMANSI

  • 1. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 19 TINJAUAN TEORITIS PERFORMANSI MESIN BERTEKNOLOGI VVT-i Tulus Burhanuddin Sitorus Staf Pengajar Departemen Teknik Mesin FT- USU Jl. Almamater Kampus USU Medan – 20155 Telp./Fax : 061-8212050 Abstract Technology of variable valve timing intelligent (VVT-i) is one of the application of information technology in the automotive industry particularly in terms of engine performance improvements. VVT-i is the valve settings combustion technology. The fundamental difference is owned by VVT-i system is the intake cam rotation need not exactly match the rotation of the engine. In cars without VVT-i system, intake cam has only one valve opening pattern making machines can not maximize engine power when needed and a large force can not minimize the fuel used when the power needed is not large. While in the car with the engine VVT-i technology, when the driver requires a larger force, the valve mechanism will be arranged so that engine torque can be increased. Conversely, when it only takes a little engine power, the valve mechanism will be arranged so that fuel is used much less and of course the resulting exhaust gas cleaner. The results of theoretical studies indicate that the engine with VVT-i technology has torque and the optimal engine power in all conditions and workload with the use of more fuel-efficient. Keywords : VVT-i technolog; Engine performance; Torgue 1. PENDAHULUAN Dilatar belakangi oleh semakin tingginya tingkat permintaan para pengguna kendaraan agar memiliki mobil dengan mesin yang bertenaga namun tetap irit bahan bakar dan ramah lingkungan telah menjadi pemicu timbulnya teknologi baru yang dikenal dengan nama Variable Valve Timing- Intelligent atau lebih dikenal dengan sebutan VVT-i. Teknologi VVT-i merupakan teknologi yang mengatur sistem kerja katup pemasukan bahan bakar (intake) secara elektronik baik dalam hal waktu maupun ukuran buka tutup katup sesuai dengan putaran mesin sehingga menghasilkan tenaga yang optimal, hemat bahan bakar dan ramah lingkungan. Cara kerjanya cukup sederhana. Untuk menghitung waktu buka tutup katup (valve timing) yang optimal, ECU (Electronic Control Unit) menyesuaikan dengan kecepatan mesin, volume udara masuk dan temperatur air. Agar target valve timing selalu tercapai, sensor posisi chamshaft atau crankshaft memberikan sinyal sebagai respon koreksi. Mudahnya sistem VVT-i akan terus mengoreksi valve timing atau jalur keluar masuk bahan bakar dan udara. Disesuaikan dengan pijakan pedal gas dan beban yang ditanggung demi menghasilkan torsi optimal di setiap putaran dan menghemat konsumsi BBM. Adopsi teknologi VVT-i ke mesin mobil juga memberikan kelebihan minimnya biaya pemeliharaan yang harus ditanggung. Sebab tune-up seperti setel klep dan lain sebagainya tidak diperlukan lagi. Tulisan ini bertujuan untuk memberikan informasi mengenai kinerja mesin Otto yang berteknologi VVT-i dan diharapkan bermanfaat bagi kalangan yang berkecimpung di bidang pendidikan dan penelitian motor bakar.
  • 2. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 20 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Teknologi VVT-i Sistem teknologi VVT-i (Variable Valve Timing - Intelligent) merupakan serangkaian peranti untuk mengontrol penggerak camshaft yang diperkenalkan pada tahun 1996. Pada teknologi VVT-i ini bagian yang divariasikan adalah timing (waktu buka- tutup) intake valve dengan mengubah atau menggeser posisi intake camshaft terhadap puli camshaft drive. Fluida yang digunakan sebagai aktuator untuk menggeser posisi camshaft adalah oli mesin yang diberikan tekanan. Gambar 1. Sistem VVT-i Jadi disini maksudnya puli pada intake camshaft adalah fleksibel, camshaft bisa diputar maju atau mundur yang berguna untuk menyesuaikan waktu bukaan katup dengan kondisi mesin sehingga bisa didapat torsi optimal di setiap tingkat kecepatan, sekaligus menghemat bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang. 2.2. Prinsip Kerja VVT-i Waktu bukaan camshaft bisa bervariasi pada rentang 60o . Misalnya, pada saat start dimana kondisi mesin dingin dan mesin stasioner tanpa beban, timing dimundurkan 30o . Cara ini akan menghilangkan overlap yaitu peristiwa membukanya katup masuk dan buang secara bersamaan di akhir langkah pembuangan karena katup masuk baru akan membuka beberapa saat setelah katup buang menutup penuh. Logikanya, pada kondisi ini mesin tak perlu bekerja ekstra. Dengan tertutupnya katup buang, tak ada bahan bakar yang terbuang saat terhisap ke ruang bakar. Gambar 2. Valve Timing VVT-i Konsumsi bahan bakar menjadi hemat dan mesin menjadi lebih ramah lingkungan. Sedangkan saat ada beban, timing akan maju 30o . Derajat overlaping akan meningkat. Tujuannya untuk membantu mendorong gas buang serta memanaskan campuran bahan bakar dan udara yang masuk. 2.3. Komponen VVT-i 2.3.1.Electronic Control Unit Electronic Control Unit (ECU) merupakan perangkat yang bertugas menerima masukan dari sensor yang kemudian dikalkulasi untuk mencari kondisi optimum dan memberi perintah ke aktuator untuk melakukan fungsinya. Misalkan memerintahkan injektor menyemprotkan bahan bakar atau memerintahkan ignition coil untuk melepaskan listrik tegangan tinggi ke busi sehingga akan timbul bunga api. Jadi, aktuator berfungsi sebagai peralatan ECU sehingga mesin bekerja dalam kondisi optimalnya. Guna mengetahui berapa bahan bakar yang harus disemprot dan berapa derajat sebelum titik mati atas busi harus 2 ° 12 ° EX close Arah putaran mesin IN open 30° TMA 30° EX open IN open 52° TMB
  • 3. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 21 dinyalakan, ECU dilengkapi dengan database yang lazim dikenal dengan engine mapping. ECU selalu membandingkan hasil masukan sensor dengan engine mapping guna mengetahui apa yang harus diperintahkan kepada aktuator. 2.3.2. Camshaft Position Sensor Camshaft merupakan sebuah alat yang digunakan dalam mesin torak untuk menjalankan valve. Dia terdiri dari batangan silinder. Cam membuka katup dengan menekannya, atau dengan mekanisme bantuan lainnya, ketika mereka berputar. Camshaft Position Sensor (CPS) berguna untuk mengetahui kedudukan camshaft. Jika ada perubahan beban mesin atau perubahan putaran mesin yang semuanya diolah oleh ECU dan dihitung untuk mendapatkan sebesar mungkin efisiensi volumetrik, dari perhitungan ECU ini didapatlah kedudukan camshaft yang harus diubah. ECU ini akan memerintahkan module VVT-i untuk merubah kedudukan camshaft. Setelah Module VVT-i menerima perintah dari ECU untuk mengubah kedudukan camshaft, maka module VVT-i akan mengirimkan signal ke OCV (Oil Control Valve) untuk mengatur tekanan oli yang akan diteruskan ke sprocket. Dengan adanya perubahan tekanan oli yang dilakukan oleh OCV ini yang sampai ke sprocket, maka sprocket akan berubah posisinya. Karena sprocket itu menjadi satu sama camshaft, maka camshaft akan berubah posisinya sesuai yang diinginkan oleh ECU. Kedudukan camshaft yang baru ini dideteksi oleh CPS dan signalnya dikirimkan ke ECU sebagai update posisi / kedudukan camshaft dan kedudukan camshaft ini akan menentukan timing dari valve, begitu seterusnya. 2.3.3. Camshaft Timing Oil Control Valve Camshaft Timing Oil Control Valve (seperti yang ditunjukkan pada gambar 3) mengendalikan posisi spool valve berdasarkan sinyal yang dikirim ECU hingga mengalokasikan tekanan oli ke VVT-i Controller untuk sisi maju dan sisi mundur. Ketika mesin berhenti, Camshaft Timing Oil Control Valve berada dalam sisi mundur. 2.3.4. Crankshaft Position Sensor Sensor ini memberitahu ECU kecepatan putaran mesin dengan tepat. Pada sistem penyemprotan bahan bakar, sensor ini juga memberitahu ECU waktu yang tepat untuk menyemprotkan bahan bakar yang kemudian diteruskan ke injector bahan bakar. 3. METODOLOGI 3.1. Pengumpulan Data Data yang dipergunakan dalam kajian ini meliputi data yang diperoleh dari hasil perhitungan serta data yang diperoleh dari hasil survei ke PT. Toyota Astra Motor berupa spesifikasi untuk mesin berteknologi VVT-i. Data Spesifikasi Mesin VVT-i [3] Tipe : Mesin Bensin 4 langkah Nama : K3–VE VVT–i DOHC Volume Langkah : 1298 cc Jumlah Silinder : 4 buah segaris Jumlah Katup : 16 buah Diameter (B) x Langkah (S): 72 mm x 79,7 mm Daya Maksimum : 92 PS @ 6000 rpm atau 67,712 kW @ 6000 rpm Torsi Maksimum : 12,2 kgf–m @ 4400 rpm Sistem Bahan Bakar : Electronic Fuel Injection (EFI) Rasio Kompresi : 11:1 3.2. Pengolahan Data Data yang diperoleh lalu diolah ke dalam persamaan, kemudian data hasil perhitungan disajikan dalam bentuk tabel dan grafik.
  • 4. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 22 Gambar 3. Camshaft Timing Oil Control Valve 4. ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Analisa Termodinamika pada Siklus Otto Agar dapat lebih mudah memahami diagram P – V mesin Otto, maka dilakukan terlebih dahulu proses idealisasi dimana proses yang terjadi sebenarnya berbeda dengan proses ideal. Beberapa idealisasi pada siklus ideal antara lain: a. Fluida kerja dalam silinder adalah udara, dianggap gas ideal dengan konstanta kalor konstan. b. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara isentropik. c. Proses pembakaran dianggap sebagai proses pemanasan fluida kerja. d. Pada akhir proses ekspansi, yaitu pada saat torak mencapai titik mati bawah, fluida kerja didinginkan sehingga tekanan dan temperatur turun mencapai tekanan dan temperatur atmosfer. e. Tekanan fluida kerja di dalam silinder selama langkah buang dan langkah isap adalah konstan dan sama dengan tekanan atmosfer. Volume spesifik, v Entropi, S Gambar 4. Diagram P – v dan T – s Siklus Ideal Otto Temperatur (T)Tekanan (P)
  • 5. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 23 Secara ringkas, proses termodinamika yang terjadi pada siklus ideal Otto dapat ditinjau sebagai berikut. Proses 0 – 1 : Langkah hisap, tekanan konstan, katup buang tertutup sedangkan katup masuk terbuka. Udara dianggap sebagai gas ideal. Udara dihisap masuk ke silinder dengan tekanan 1,03 atm atau 104, 3647 kPa pada temperatur 27°C atau 300 K, maka : = 104,3647 kPa, = 300 K, = 11, = 7,2 cm, = 7,97 cm, = 0,287 kJ/kg-K, = 0,718 kJ/kg K Volume Langkah Merupakan volume dari langkah torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA). Kapasitas 4 silinder adalah 1298 cc, maka volume langkah untuk satu silinder: Volume Sisa Didefenisikan sebagai volume minimum silinder pada saat torak berada di titik mati atas (TMA). Dengan rasio kompresi sebesar 11:1 dan volume langkah sebesar 0,0003245 m3 maka besarnya volume sisa: Volume pada titik 1: Merupakan hasil penjumlahan volume langkah (Vd) dengan volume sisa (Vc). Massa campuran bahan bakar dan udara Dengan tekanan 1 atm atau 104,3647 kPa dan volume silinder 0,00035695 m3 pada temperatur 300 K, massa campuran bahan bakar dan udara adalah : Massa udara pembakaran dan massa bahan bakar : Sejumlah udara dihisap masuk ke dalam silinder dengan perbandingan 14,7:1 terhadap bahan bakar pada tekanan konstan. Udara mengisi ruangan silinder yang bertambah besar seiring bergeraknya torak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Untuk 1 kg bahan bakar diperlukan 14,7 kg udara dengan massa campuran (mm) sebesar 0,0004326 kg serta diasumsikan residu gas hasil pembakaran 4% dari siklus sebelumnya, maka besarnya massa udara dan massa bahan bakar adalah: Densitas udara : Tekanan dan temperatur udara sekitar mesin dapat digunakan untuk mencari densitas udara dengan persamaan matematika sebagai berikut:
  • 6. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 24 Proses 1 – 2 : Langkah kompresi isentropik, semua katup tertutup. Piston bergerak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA). Tekanan pada titik 2 : Campuran bahan bakar dan udara yang berada di dalam silinder ditekan dan dimampatkan oleh torak yang bergerak ke titik mati atas (TMA). Akibatnya, tekanan dalam silinder naik menjadi P2. [1] Temperatur pada titik 2: Campuran bahan bakar dan udara yang dimampatkan oleh torak yang bergerak ke titik mati atas (TMA) juga mengakibatkan suhu dalam silinder naik menjadi T2. Volume pada titik 2 : Kerja persiklus 1 – 2: Kerja yang diserap selama langkah kompresi isentropik untuk satu silinder dalam satu siklus adalah sebagai berikut: Proses 2 – 3: Penambahan kalor pada volume konstan. Kalor masuk : Bahan bakar yang digunakan adalah pertamax dengan nilai kalor bahan bakar 46000 kJ/kg dan diasumsikan terjadi pembakaran sempurna, =1. Temperatur pada titik 3: Dengan menggunakan persamaan matematika , maka temperatur T3 dapat diketahui ; Volume pada titik 3: Dari diagram P-v siklus Otto ideal dapat dilihat bahwa V3 sama dengan V2. Tekanan pada titik 3: Seiring dengan bertambahnya temperatur selama siklus tertutup volume konstan, maka bertambah pula tekanan di dalam silinder. [2]
  • 7. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 25 Tekanan tersebut merupakan tekanan maksimum siklus dimana: Proses 3 – 4: Langkah Ekspansi isentropik Temperatur pada titik 4: Setelah torak mencapai titik mati bawah (TMB) sejumlah kalor dikeluarkan dari dalam silinder sehingga temperatur fluida kerja akan turun menjadi T4. Tekanan pada titik 4: Begitu juga dengan tekanan di dalam silinder, mengalami penurunan menjadi P4. Volume pada titik 4: Dari diagram P-v siklus ideal Otto dapat dilihat bahwa V4 sama dengan V1. Kerja persiklus 3 –4: Tekanan tinggi yang disertai pembakaran di dalam silinder, membuat piston terdorong kembali ke titik mati bawah (TMB). Gerakan piston tersebut menghasilkan kerja sebesar W3 – 4. = 0,9 Proses 4 – 1: Proses pembuangan kalor pada volume konstan Kalor yang dibuang : Pada saat torak mencapai titik mati bawah (TMB) kalor dibuang sebesar Q 4 – 1. Kerja satu siklus : Kerja yang dihasilkan dari satu siklus termodinamika adalah sebagai berikut: Kerja satu siklus : Kerja yang dihasilkan dari satu siklus termodinamika adalah sebagai berikut: 4.2. Analisa Parameter Performansi Mesin Tekanan Efektif Rata – rata Didefenisikan sebagai suatu tekanan yang dibayangkan bekerja pada pada permukaan piston pada langkah kerja, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut: = Dengan nilai Wnett = dan besarnya volume langkah ( ) = , maka besarnya tekanan efektif rata – rata adalah: Daya Indikator Merupakan daya yang dihasilkan dalam silinder mesin sehingga merupakan basis perhitungan atau penentuan efisiensi pembakaran atau besarnya laju panas akibat pembakaran di dalam silinder.
  • 8. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 26 Besarnya harga daya indikator ( ) pada putaran mesin 3500 rpm dapat dirumuskan sebagai berikut: Sehingga untuk 4 silinder diperoleh Daya Poros Daya yang dihasilkan suatu mesin pada poros keluarannya disebut sebagai daya poros atau biasa dikenal dengan sebutan brake horse power. Besarnya daya dapat dihitung dengan persamaan : 44,1798 Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (Sfc) Secara tidak langsung konsumsi bahan bakar spesifik merupakan indikasi efisiensi dalam menghasilkan daya dari pembakaran bahan bakar. Laju aliran bahan bakar sebesar dan daya ( ) sebesar 44,1798 kW, maka konsumsi bahan bakar spesifik pada putaran mesin 3500 rpm diperoleh sebagai berikut: = 0,00006986 Efisiensi Termal Efisiensi ini merupakan indikasi sesungguhnya dari konversi input termodinamika menjadi kerja mekanis. Efisiensi Mekanis Merupakan perbandingan antara daya poros ( ) dengan daya indikator ( ). Dengan daya poros ( ) sebesar 44,1798 kW dan daya indikator ( ) sebesar 87,5115 kW, maka besarnya efisiensi mekanis dapat diketahui dengan persamaan matematika sebagai berikut: Efisiensi Volumetrik Merupakan indikasi sejauh mana volume sapuan (swept volume) mesin tersebut dapat terisi fluida kerja. Dengan massa udara sebesar 0,00038891 kg, densitas udara 1,2121 kg/m3 , dan besar volume langkah 0,0003245 m3 , maka efisiensi volumetrik dapat dihitung sebagai berikut : Hasil perhitungan parameter torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar spesifik untuk mesin teknologi VVT-i ditabelkan dan dibandingkan dengan mesin non VVT-i.
  • 9. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 27 Tabel 1. Parameter Torsi, Daya, dan Sfc Putaran Mesin TORSI DAYA SFC (RPM) (Nm) (kW) (gr/kW-jam) NON VVT-i NON VVT-i NON VVT-iVVT-i VVT-i VVT-i 1500 85.8 87.5 134.706 137.375 357.090 346.652 2000 103.4 104.4 216.451 218.544 296.310 290.537 2500 109.9 112 287.572 293.067 278.785 270.822 3000 118.6 117.2 372.404 368.008 258.335 258.806 3500 117.8 120.6 431.541 441.798 260.089 251.510 4000 118 120.8 496.539 505.749 259.648 251.093 4500 118.6 119.8 554.838 564.258 258.335 253.189 5000 115.5 120.4 617.533 630.093 265.268 251.928 5500 114 115.3 653.382 663.744 268.759 263.071 6000 106 107.8 665.680 676.984 289.042 281.374 6500 95 96.8 646.317 658.563 322.510 313.348 7000 85.8 87.6 628.628 641.816 357.092 346.257 Kemudian data dari tabel dibuat ke dalam bentuk grafik seperti tampak pada gambar di bawah ini. Grafik Torsi Vs Putaran Mesin 0 20 40 60 80 100 120 140 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 Putaran Mesin (rpm) Torsi(Nm) VVT-i Non VVT-i Gambar 6. Grafik Torsi Vs Putaran Mesin Grafik Daya Vs Putaran Mesin 0 100.000 200.000 300.000 400.000 500.000 600.000 700.000 800.000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 Putaran Mesin (rpm) Daya(kW) VVT-i Non VVT-i Gambar 7. Grafik Daya Vs Putaran Mesin
  • 10. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 28 Grafik Sfc Vs Putaran Mesin 100.0 150.0 200.0 250.0 300.0 350.0 400.0 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 Putaran Mesin (rpm) Sfc(gr/kW-jam) VVT-i Non VVT-i Gambar 8. Grafik Sfc Vs Putaran Mesin Dari grafik 6 hingga grafik 8 tampak bahwa untuk putaran mesin 3500 rpm, daya yang dihasilkan mesin berteknologi VVT–i sebesar 44,179 kW, sedangkan mesin tanpa teknologi VVT–i menghasilkan daya sebesar 43,154, sehingga terjadi kenaikan 2,32%. Untuk parameter daya mesin bahwa daya meningkat seiring dengan bertambahnya putaran mesin namun setelah mencapai daya maksimum pada putaran mesin 6000 rpm, secara perlahan daya menurun meskipun putaran mesin terus meningkat. Kemudian konsumsi bahan bakar untuk mesin teknologi VVT–i sebesar 251,5098 gr/kW jam, sedangkan untuk mesin tanpa teknologi VVT–i konsumsi bahan bakarnya sebesar 260,0889 gr/kW jam sehingga terjadi penurunan sebesar 3.41%. Tampak juga bahwa torsi meningkat seiring dengan bertambahnya putaran mesin. Namun setelah mencapai torsi maksimum, secara perlahan torsi menurun walaupun putaran mesin terus bertambah. Secara rata-rata dapat dikatakan bahwa penggunaan teknologi VVT-i untuk mesin dengan spesifikasi yang sama akan meningkatkan torsi mesin rata-rata 1,82 Nm, kenaikan rata- rata daya mesin 7,867 kW dan penurunan rata-rata konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 7,722 gr/kW- jam. 5. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan 1. Secara umum untuk semua putaran mesin yang diuji maka : a. Torsi mesin mengalami kenaikan rata-rata 1,82 Nm bila menggunakan mesin VVT-i. b. Daya mesin mengalami kenaikan rata-rata 7,867 kW bila menggunakan mesin VVT-i. c. Konsumsi bahan bakar mengalami penurunan rata- rata 7,722 gr/kW-jam bila menggunakan mesin VVT-i. 2. Dari hasil analisa diperoleh bahwa penggunaan mesin berteknologi VVT-i akan meningkatkan daya mesin dan menurunkan konsumsi bahan bakar spesifik bila dibandingkan dengan mesin berteknologi non VVT-i untuk spesifikasi mesin yang sama. 5.2. Saran 1. Untuk menghindari adanya knocking maka perlu mempertimbangkan pemakaian bensin tanpa timbal dengan angka oktan (Research Octane Number) 91 atau lebih tinggi.
  • 11. Jurnal Dinamis Vol. I, No. 5, Juni 2009 ISSN 0216 - 7492 29 6. DAFTAR PUSTAKA 1. Pulkrabek Willard W, Engineering Fundamentals of The Internal Combustion Engine, Prentice Hall, New Jersey 2. Heywood John B, Internal Combustion Engine Fundamentals, McGraw Hill Book Company, New York, 1988 3. PT. Astra Daihatsu Motor Training Center, Diktat VVT-i 4. Arismunandar Wiranto, Penggerak Mula otor Bakar Torak, ITB; 1983- B 5. Gordon Van Wylen, Fundamentals of Classical Thermodynamics, 4th edition, 1994 6. Yunus A. Cengel, Thermodynamics An Engineering Approch, 2nd edition, 1994 7. http://en.wikipedia.org/wiki/Four- stroke_cycle 8. http://en.wikipedia.org/wiki/Variabl e_valve_timing 9. http:// www.panavi.kz/4runner/215/NCF/1 gr-fe_vvtisystem.pdf 10. http://web.mit.edu/16.unified/www/ SPRING/propulsion/notes/node25. html#fig5: OttoIdeal 11. http://web.mit.edu/16.unified/www/ SPRING/propulsion/notes/node25. html#fig5: OttoReal 12. http://www.daihatsu.co.id/our%20p roduct/Xenia_Spec_Ind.asp 13. http://www.daihatsu.co.id/Technolo gy/Technology_Ind.asp