MANUFACTURING PROGRESS FUNCTIONS

PAGE 68

BAB IPENDAHULUAN1.1 SEJARAH PERKEMBANGAN OTOMOTIFDua ratus empatpuluh tahun yang lalu , James Watt berwarga negara Inggris telah menemukan mesin uap yang menggunakan poros engkol dan torak sebagai mekanisme penggeraknya. Mesin uap ini kemudian banyak digunakan sebagai penggerak Lokomotip , kapal laut. maupun mesin industri. Tahun 1876 Nicolas Otto mengaplikasikan teori Carnot sehingga dapat menciptakan gasoline engine dan tahun 1895 Rudolf Diesel menemukan mesin berbahan bakar solar yang disebut Mesin Diesel. Perkembangan teknologi otomotif ini berkembang ke Amerika sehingga tahun 1908 Ford mulai melakukan produksi massal. Lima puluh tahun kemudian perkembangan teknologi otomotif ini sampai ke negara Jepang sehingga Prof.Nakamura dari Mitsubishi Corporation menemukan Gasoline Direct Injection . Sejalan dengan perkembangan era otomotif, menurut Prof. Wegie Ruslan dalam bukunya Kendaraan Hemat Energi bahwa kenaikan pertambahan kendaraan akhir abad 20 sekitar 60-70 juta setiap lima tahun sehingga awal abad 21 jumlahnya mencapai sekitar 900 juta sampai 1 millyard kendaraan. Khususnya dalam negeri dapat kita simak seperti yang diberitakan Kompas yang berkaitan dengan kendaraan antara lain sebagai berikut : - 18-08-2009 Dalam paparan Direktorat Bina Teknik Dirjen Bina Marga yang

disampaikan kepada Wakil Presiden terpilih Boediono bahwa

tahun 2050 akan ada lalu lintas 57600 kendaraan setiap hari yang melintas Sumatera-Jawa sehingga perlu dibangun jembatan 33 Km di selat Sunda antara sumatera-jawa.

- 21 08 2009 PT Bank Central Asia melalui anak usahanya BCA Finance

menager pembiayaan pembelian mobil tahun ini Rp.11 triliun, hal

ini lebih tinggi 19 % dari tahun 2008. Jadi jika harga sebuah mobil

diperkirakan Rp.155 juta maka pertambahan mobil baru pada

tahun ini saja mencapai hampir 800.000 unit.Menurut Ketua umum Gaikindo Bambang Trisulo, ada beberapa faktor yang mendorong peningkatan penjualan mobil yaitu tren suku bunga kredit yang mulai turun, aktivitas partai politik yang tinggi dan membaiknya perekonomian global termasuk Indonesia. Pada lembar dan kolom lain terbaca berita bahwa Laporan Organisasi Kesehatan Dunia (WHO) menginformasikan bahwa tingkat pencemaran udara terutama kota-kota besar sudah sampai pada tingkat yang membahayakan. selain pembuangan emisi industri, otomotif ikut menyumbang pencemaran udara yang mengakibatkan pemanasan global berdampak perubahan iklim yang sudah kita rasakan sekarang ini.Jauh sebelum hal di atas terjadi, para engineer telah memikirkan perencanaan mesin penggerak yang hemat energi dan ramah lingkungan tapi masih memakan biaya yang relatif lebih mahal. Adapun contoh perkembangan otomotif dengan mesin penggerak yang berbeda antara lain adalah :

1. MOBIL KONVENSIONAL

Gambar 1. Mobil KonvensionalMobil konvensional seperti yang kita lihat sehari-hari menggunakan bahan bakar bensin, solar atau gas yang masuk ke dalam mesin kemudian dikompres dan dibakar sehingga menimbulkan tenaga yang berguna untuk menggerakkan kendaraan. Konstruksi mesin sederhana, relatif murah tapi mengeluarkan emisi gas buang/polusi yang tinggi dan menghabiskan sumber daya alam.2. MOBIL TENAGA LISTRIK

SPBU Listrik di Depan Mata (Kompas,18 Agustus 2009)

Gambar 2. Mobil dengan SPBU ListrikKehadiran Motor Listrik ini memang merupakan tuntutan dunia. Seiring dengan pemanasan global dan perubahan iklim, semua pihak diminta untuk mengerem pemanasan global antara lain mengurangi penggunaan bahan bakar fosil. Nissan Motor meresponnya dan berupaya serius menjadi produsen pertama yang memproduksi mobil 100 % menggunakan tenaga listrik sebagai penggeraknya sehingga tercapailah zero emision tanpa polusi lingkungan. Awal Agustus lalu, Andy Palmer senior Vice President Production Planning Nissan Motor Co Ltd di Yokohama menjelaskan bahwa Mobil Listrik sudah dalam tahap uji coba dan tahun 2012 akan diproduksi secara massal dengan infra struktur maupun Statsiun pengisian bahan bakar umum (SPBU). Dalam uji coba di Yokohama-Jepang, mobil Listrik tersebut melaju kencang tanpa suara dengan kecepatan 140 km per jam. Mobil tersebut mampu menempuh perjalanan sejauh kira-kira 150 km sebelum baterai di charge ulang. Pengisian baterai dapat dilakukan di SPBU Listrik yang akan dibangun di tempat umum, rumah sakit, supermaket dan lainnya. Fenomena ini sekali gus merupakan peluang usaha karena tidak memerlukan tempat luas dan modal besar.

3. MOBIL HYBRID : Toyota Prius 1800CC (Lexus HS 250h 2400CC 2010

BMW X6 Active Hybrid 4400CC V8 407 PK 2010

Gambar 3. Mobil HybridPerkembangan sistem hybrid ini berkenaan dengan konsep teknologi revolusioner. Dikatakan revolusioner karena teknologi ini menjadi pendobrak dalam menggerakkan kemajuan dunia di masa depan. Terutama sistem ini memberikan perhatian pada dua hal yakni kemampuan untuk mencapai performan dan efifisiensi dan penghargaan atas lingkungan yang lebih baik. Sistem hybrid dirancang untuk mengarahkan kita menuju masa depan yang lebih baik dengan penggunaan bahan bakar yang lebih hemat yang sekali gus menambah sebuah pengalaman yang mengasyikkan dalam berkendaraan. Mobil Hybrid menggunakan kombinasi antara motor Listrik dan konvensional dengan memaksimalkan kekuatan dari kedua sumber daya dan juga saling mengisi kekurangannya. Adapun perkembangan mobil ini dimulai dari tahun 1997 oleh Toyota yang dikenal dengan Toyota Hybrid System (THS) seperti yang diperlihatkan pada grafik Gambar 4 berikut ini.

Gambar 4. Grafik Perkembangan Mobil Hybrid1.2 KEBIJAKAN ENERGI NASIONAL

Berdasarkan hasil audit energi yang yang pernah dilakukan, kunjungan lapangan dan studi hasil pustaka dapat diidentifikasi bahwa penggunaan energi pada sektor industri adalah sebesar 15 40 %, sektor transportasi 38 % dan sektor rumah tangga dan komersial 20 - 30 %. Dampak dari kenaikan harga minyak dunia telah memaksa pemerintah untuk mengurangi komponen subsidi energi, hal ini sangat berpengaruh terhadap biaya produksi yang relatif tinggi membuat daya saing akan menurun .

Menyadari kenyataan tersebut maka pemerintah telah mengambil langkah-langkah yang mengarah kepada penurunan konsumsi energi nasional dan mencari energi baru (terbarukan) . Adapun langkah-langkah kebijakan yang dilakukan Pemerintah tercermin pada kegiatan dan peraturan yang dikeluarkan antara lain adalah :

Tahun 1980 Pembentukan Badan Kordinasi Energi Nasional (BAKOREN)

Tahun 1982 INPRES N0.9 tentang Konservasi Energi

Tahun 1983 No.93/Kpts/M/Pertanben tentang Pengawasan Energi

Tahun 1991 No.43 KEPRES tentang penggunaan eneri secara bijaksana

Tahun 1995 No.100.K/48/M.PE tentang pembentukan RIKEN Tahun 2004 No.0002 Pengembangan energi terbarukan (EnergiHijau) guna meningkatkan pemanfaatan sumber energi baru.

- Tahun 2006 INPRES No.1 tentang Penyediaan Bahan Bakar Nabati (Biofuel) Tahun 2006 INPRES No.5 tentang keamanan pasokan energi dalam negeri dll.

Betapa pentingnya energi sehingga Pemerintah sangat serius memperhatikan dan membentuk suatu Kementerian yaitu Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral yang bertugas untuk menyusun kebijakan-kebijakan yang terkait dengan Energi. Kebijakan ini bertujuan untuk mendorong kegiatan konservasi energi serta meningkatkan pemanfaatan sumber energi terbarukan guna :

menjaga kesinambungan ketersediaan energi nasional (security of supply)

memaksimalkan pemanfaatan energi terbarukan (energi Hiajau)

mendorong pemanfaatan teknologi yang hemat dan efisien

meningkatkan penguasaan teknologi yang dapat menghasilkan energi seperti Mesin-Kalor maupun Peralatan lain yang semakin efisien, beragam, aman, andal dan akrab denganlingkungan.1.3 PENGERTIAN ENERGI DAN DAYAEnergi yang dimaksud di atas mempunyai pengertian yang cukup luas, ada yang menyebut sumber tenaga, ada juga yang menyebut sumber bahan bakar dan lainnya. Menurut ilmu pengetahuan teknologi (IPTEK), Energi ialah kemampuan melakukan kerja. Kerja merupakan pergerakan suatu gaya, jadi Energi dapat juga didefinisikan sebagai perkalian gaya dengan jarak yang ditempuhnya, hal ini dapat diuraikan sebagai berikut :1. Energi Usaha W = F x S (Nm) dimana F // S2. Energi Momen M = F x S (Nm) F ( S3. Energi Ekinetik Ek = .m.V (Nm) Nm = Joule 4. Energi Epotensial Ep = m . g . h (Nm)

5. Energi Emekanik Em = Ek + Ep (Nm)

6. Energi Ekalor Q = m.c.t (joule)

7. Energi ( Elistrik E = P . t (joule) t : waktu (detik)Keterangan :

F : Gaya (N) ialah sesuatu penyebab benda berubah/bergerak

S : Jarak (m) perpindahan/pergeseran V : kecepatan gerak (m/s)

m : massa (kg) g : gravitasi bumi (m/s) h : tinggi (m)

c : kalor jenis (joule/kg.K) t : selisih suhu ( K ) Daya disebut tenaga (Power) ialah kemampuan melakukan usaha setiap detik. Orang pertama yang melakukan percobaan pengukuran tenaga adalah James Watt dengan beberapa cara yaitu :

- Meletakkan beban bruto diatas gerobak sebesar 200 pounds dan ditarik oleh seekor

kuda. Dalam beberapa kali percobaan diproleh data bahwa untuk mencapai jarak

165 feets diperlukan waktu 1 menit. - Sebuah mobil seberat 3300 pounds ditarik oleh empat ekor kuda. Dalam beberapa

kali percobaan diproleh data bahwa untuk mencapai jarak sejauh 10 feets diperlu

kan waktu menit.

Karena dalam percobaan ini menggunakan Kuda maka satuan tenaga dipakai tenaga

kuda (Hourse-power = Hp). Selanjutnya sesuai perkembangan teknologi maka

disesuaikan dengan standard Internasional (SI) yaitu Kilowatt atau Kw. Hubungan

antara Hp dan Kw dapat diuraikan sebagai berikut: Satuan Daya (Power) menggunakan (HP atau Kw)

Cara 1. 1 Hp = (F x S) : t = (200 x 165) : 60 = 550 lbft/det

Cara 2. 1 Hp = (F x S) : t = (3300 x 10)/4 : 15 = 550 lbft/det

1 Kw = 1 KNm/det 1 Hp = ? Kgm/det = ? Kw

1Hp = 550 lbft/det = 550 . 0,454 . 0,30

= 74,91 = 75 Kgm/det

= 75 x 9,81 x 0,001 = 0,736 Kw

Jadi 1Hp = 550 lbft/det = 75 Kgm/det = 0,736 Kw = 736 wattDalam Referensi lain ada juga menjelaskan bahwa satuan daya penggerak dinyatakan dalam Hp (US horsepower) atau PS (Metrik hoursepower) atau Kw (kilowatt) yang hubungannya adalah : 1 PS = 0,986 Hp = 0,736 Kw 1.4 PENGERTIAN DAN KLASIFIKASI MOTOR BAKARMotor Bakar adalah salah satu pesawat kalor yang mengubah energi panas hasil pembakaran bahan bakar dalam selinder menjadi energi mekanik yang keluar pada poros engkol. Bahan bakar yang di-isap ke dalam selinder kemudian di kompres sehingga tekanan dan tempraturnya meningkat yang selanjutnya terjadi proses pembakaran baik oleh percikan bunga api busi pada motor bensin atau terbakar dengan sendirinya jika menggunakan solar. Tekanan hasil pembakaran ini mendorong piston bergerak lurus. Gerak lurus piston diubah menjadi gerak putar oleh batang piston dan diteruskan ke poros engkol yang menimbulkan energi mekanik/putar.Pesawat/mesin kalor dapat dikelompokkan menjadi dua jenis yaitu : External Combution Engine (Motor Pembakaran Luar) yaitu proses pembakaran

bahan bakar dilakukan di luar mesin sehingga konstruksi lebih komplek dan

memerlukan area dan peralatan lebih besar . Contoh jenis mesin ini adalah Mesin Uap , Turbin Uap. Internal Combution Engine (Mesin Pembakaran Dalam) yaitu proses pembakaran

bahan bakar dilakukan di dalam mesin itu sendiri sehingga konstruksi lebih sederhana dimana gas hasil pembakaran bahan bakar langsung berfungsi sebagai

fluida kerja . Contoh jenis mesin ini adalah Motor Bakar, Turbin Gas. Konstruksi

jenis mesin ini lebih sederhana sehingga banyak digunakan sebagai kendaraan

atau alat transportasi maupun mesin industri.Ditinjau dari konstruksi, prinsip kerja dan bahan bakarnya maka Motor Bakar dapat diklasifikasikan sebagai berikut : 1. Menurut jumlah selinder : 1 , 2 , 3 , 4 , 5 , 6 , 8 ...

Penentuan jumlah selinder yang dipakai tergantung pada kapasitas selinder,

semakin banyak selinder, getaran dan suara mesin semakin halus tetapi ukuran

mesin semakin panjang dan tidak cocok untuk kendaraan .

2. Menurut konstruksi selinder : Datar, Tegak, Miring , bentuk V dan Bintang

Konstruksi Datar sangat baik untuk tenaga karena berat piston dan batang piston

tidak mengurangi tekanan hasil pembakaran tetapi mempunyai kelemahan karena mempercepat keausan dinding selinder liner bagian bawah piston. Konstruksi Tegak mempunyai kelemahan karena sebagian tenaga digunakan untuk

mengangkat piston dan batang piston pada langkah kompressi dan buang tapi usia

ring piston dan selinder liner lebih panjang karena gesekan yang terjadi hampir

merata di sekeliling selinder liner. Konstruksi Miring merupakan gabungan antara tegak dan datar dengan tujuan

mengurangi gesekan pada selinder liner dan ring piston sekali gus meningkatkan

tenaga mesin yang terjadi pada mesin tegak.

Konstruksi bentuk V, merupakan gabungan dari konstruksi miring yang bertujuan

untuk mengurangi ukuran panjang mesin berselinder banyak tetapi membuat

konstruksi blok dan poros engkol menjadi lebih rumit.

Konstruksi Bintang ada yang bintang tiga atau lima tergantung pada jumlah

selindernya. Mesin jenis ini mempunyai suara dan getaran lebih halus dari jenis

lainnya dan tenagapun lebih tinggi pada kapasitas selinder yang sama. Tetapi

mempunyai kelemahan yaitu ukuran (tinggi) mesin bertambah dan konstruksi

lebih rumit sehingga mempersulit assembling maupun pemeliharaannya.

Gambar 6. Susunan Konstruksi Selinder 3. Menurut prinsip kerja : 4 Langkah, 2 Langkah dan Motor Wankel 4. Menurut bahan bakar : Bensin, Solar dan Alternatif (Gas,LPG,Metanol-

Biodiesel dan Dimetil-Eter )

5. Menurut sisim pendingin : Air, Udara dan OliTUGAS 1.

1. Jelaskan secara singkat sejarah penemuan Gasoline dan solar engine !

2. Jelaskan keuntungan dan kerugian pertambahan kendaran yang semakain lama semakin meningkat !

3. Apa yang dimaksud kendaran konvensional dan jelaskan keuntungan dan kerugiannya!4. Mengapa kendaraan mobil tenaga Listrik belum beredar di Indonesia ?

5. Beri sketsa dan jelaskan prinsip kerja mobil Hybrid !

6. Jelaskan perkiraan jumlah mobil pada tahun 2000 dan 2100 !

7. Apa yang dimaksud dengan energi terbarukan ?

8. Jelaskan jenis-jenis bahan bakar alternatif yang dapat digunakan untuk motor bakar !

9. Apa perbedaan energi dan tenaga ?

10. Jelaskan harga eqivalensi antara tenaga kuda (Hp) dan (Kw) !

11. Jelaskan klasifikasi motor bakar !

12. Mengapa turbin gas dapat dikelompokkan dalam internal combution engine ?

13. Mengapa Mesin atau turbin uap tidak/jarang digunakan untuk kendaraan ?

14. Jelaskan keuntungan dan kerugian bila mesin mempunyai selinder banyak !

15. Dari pengamatan sehari-hari, mobil bensin 1800 CC bertenaga 80 Hp dan Mobil solar 2500 CC bertenaga 90 Hp. Apa yang dapat anda jelaskan dari hal ini ? BAB IIPRINSIP KERJA MOTOR BAKAR2.1 NAMA DAN FUNGSI KOMPONEN MOTOR 4 LANGKAH Gambar 7. Konstruksi Motor 4 Langkah1. BUSI dipasang pada kepala selinder yang berfungsi untuk menimbulkan bunga

api pada saat engkol 8 - 12 sebelum TMA. Spelling 0,6 0,8 dan kebersihan busi harus dijaga supaya bunga api yang timbul berbentuk tajam berpencar.2. KEPALA / COP SELINDER dipasang pada bagian atas untuk menutup ruang

bakar sekali gus tempat pemasangan busi, perangkat katub, saluran masuk bahan

bakar dan knalpot. Permukaan Kepala selinder harus rata/plat dan dikunci

dengan ikatan sejumlah baut dengan momen puntir yang kuat dan merata.

3. KATUP ISAP DAN BUANG berfungsi untuk mengatur masuknya bahan bakar

dan pengeluaran gas bekas hasil pembakaran sesuai dengan waktu tertentu. Ukuran katup isap ini biasanya dibuat lebih besar dari katup buang supaya proses pemasukan bahan bakar lebih sempurna. Kebersihan dan spelling katup harus dijaga supaya pemakaian bahan bakar efisien. Spelling katup biasanya distel 0,15 untuk isap dan 0,25 untuk buang tergantung jenis kendaraannya. 4. SALURAN ISAP DAN BUANG berfungsi sebagai saluran masuknya bahan bakar dan saluran pengeluaran gas bekas hasil pembakaran. Guna menjaga proses pemasukan bahan bakar terjadi dengan baik maka saluran masuk dibuat pendek artinya jarak karburator ke ruang bahan bakar harus sedekat mungkin.

5. RUANG BAKAR berfungsi sebagai tempat proses pembakaran bahan bakar. Bagian samping berbentuk selinder dan bagian atas beraneka bentuk sesuai jenis motor, misalnya rata, lengkung setengah bola dan sebagainya.6. BLOK SELINDER merupakan badan mesin yang berfungsi sebagai dinding ruang bakar, tempat piston bergerak dan bagian dalam dipasang selinder liner guna mempermudah proses assembling dan pemeliharaan jangka panjang.

7. PISTON (TORAK) merupakan jantung motor yang berfungsi untuk menampung dan meneruskan gaya tekan gas hasil pembakaran bahan bakar. Sesuai fungsinya maka bahan piston ini harus tahan panas, ringan dan muai panjangnya kecil.

8. RING PISTON terdiri dari ring kompressi dan ring oli untuk motor empat tak. Ring kompressi dipasang di bagian atas antara piston dan selinder liner yang berfungsi untuk menjaga kebocoran tekanan gas pembakaran dan sekali gus memperkecil bidang gesek antara piston dan selinder liner. Ring oli dipasang bagian bawah yang berfungsi untuk menjaga supaya tebaran oli dari karter tidak masuk ke dalam ruang bakar.9. PIN PISTON berfungsi sebagai tempat penyambungan antara piston dan batang piston. Untuk mempermudah asembling dan menjaga posisi pin maka pada ke dua ujungnya dipasang clip ring.10. BATANG PISTON (CONECTING ROD) berfungsi untuk meneruskan gaya dorong dan sekaligus merubah gerak lurus piston menjadi gerak putar pada poros engkol. Pada kedua lubang batang piston biasanya dipasang bantalan luncur atau rollbearing sesuai dengan jenis motor yang digunakan.11. POROS ENGKOL (CRANK SHAFT) merupakan poros utama yang berfungsi untuk meneruskan putaran dan momen putar motor ke mesin/alat yang menggunakannya. Pada poros engkol ini biasanya dilengkapi balance atau roda gila yang berfungsi untuk menjaga keseimbangan gerak putar poros tersebut.12. KARTER OLI dipasang pada bagian bawah mesin yang berfungsi sebagai wadah oli. Bila poros engkol berputar maka oli yang berada di karter akan terlempar ke dinding selinder bagian bawah piston yang berfungsi untuk melumasi gerak antara ring piston dan selinder liner. Untuk motor dua langkah karter ini tanpa oli karena berfungsi sebagai tempat penampungan bahan bakar dan sering disebut juga sebagai ruang kompresi kedua (Secondary Compression)2.2 PROSES KERJA MOTOR 4 LANGKAH

Gambar 8. Proses Kerja Motor 4 Langkah

1. LANGKAH ISAP

Untuk pertama sekali motor di start/diengkol, katup isap terbuka dan piston bergerak turun dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB) sehingga terjadi setengah putaran pada poros engkol. Pada saat piston turun volume ruang bakar bertambah besar mengakibatkan tekanan di dalam ruang bakar turun sampai di bawah tekanan Atmosfir. Karena perbedaan tekanan ini maka bahan bakar minyak bercampur udara terisap ke dalam ruang bakar.2. LANGKAH KOMPRESSI

Katup isap dan buang tertutup, piston bergerak dari TMB ke TMA, poros engkol sudah bergerak satu putaran. Pada saat piston bergerak menuju TMA, volume ruang bakar mengecil dan terkompressi sehingga tekanan dan tempratur bahan bakar bertambah besar. Setelah piston mencapai sekitar 8 - 12 engkol sebelum TMA, busi mengeluarkan percikan bunga api dan membakar bahan bakar dengan harapan setelah piston mencapai TMA seluruh bahan bakar sudah terbakar dengan sempurna.3. LANGKAH EXPANSI (KERJA)

Katup isap dan buang masih tertutup, seluruh bahan bakar sudah terbakar menimbulkan tekanan yang tinggi dan berkembang (expansion) menekan piston sehingga piston bergerak dari TMA menuju TMB membuat poros engkol berputar mencapai satu setengan putaran.4. LANGKAH BUANG

Katup isap masih tertutup dan katup buang sudah terbuka sehingga gerakan piston mulai dari TMB menujuTMA mendorong gas bekas hasil pembakaran keluar ruang bakar. Akhir langkah buang ini poros engkol sudah mencapai dua putaran dan katup isap mulai terbuka menandakan bahwa langkah isap akan beroperasi berikutnya. Dari keseluruhan proses kerja empat langkah tersebut dapat disimpulkan bahwa :

Dalam satu siklus terjadi empat langkah piston dan dua kali putaran poros engkol

Dalam dua kali putaran engkol terjadi satu kali percikan bunga api busi Dalam satu siklus masing-masing katup terbuka satu kali

Awal langkah isap atau akhir langkah buang kedua katup saling terbuka

Proses pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar sekitar 8 - 12 engkol Pemasukan bahan bakar diatur oleh katup sehingga lebih terkontrol dan irit Oli pelumas tidak bercampur dengan bahan bakar sehingga lebih dingin dan proses pembakaran sempurna sehingga tidak mengeluarkan asap. Kerja motor terjadi pada langkah expansi dimana sebagian tenaga disimpan olehrotor dan flywheel kemudian digunakan untuk menggerakkan piston pada langkah isap-kompressi dan langkah buang.

2.3 PROSES KERJA MOTOR 2 LANGKAH

Gambar 9. Konstruksi Motor 2 Langkah

Nama dan fungsi komponen motor 2 langkah hampir sama dengan motor 4 langkah

tetapi mempunyai perbedaan dalam konstruksi yaitu tidak mempunyai katup dan ring

oli. Posisi saluran masuk, saluran bilas dan saluran buang terletak ditengah blok se - linder seperti Gambar 9. Pemasukan bahan bakar dan pembuangan gas buang diatur oleh piston sehingga lebih boros. Ruang karter tidak berisi oli karena berfungsi seba gai ruang kompressi awal guna membantu pengisian dan pembilasan ruang bakar. Untuk pelumasan komponen yang bergerak maka bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar campur dimana proses pembakarannya akan menimbulkan gas berasap.

Konstruksi motor 2 langkah lebih sederhana karena tidak mempunyai sarana katup dan mempunyai dua ruang yang dibatasi oleh piston. Bagian atas adalah ruang tempat

proses pembakaran dan bagian bawah adalah ruang karter yang berfungsi sebagai wa - wadah awal penampungan bahan bakar dan sering disebut ruang kompresi awal .

Proses kerja motor 2 langkah ini cukup unik karena dalam satu langkah terjadi dua atau

tiga proses sekali gus seperti pada saat piston mendekati TMB , proses yang terjadi

adalah buang, pemasukan dan pembilasan bahan bakar yang dapat diuraikan sbb : 1. LANGKAH ISAPPiston bergerak turun dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB) maka proses yang terjadi adalah ekspansi ( buang sekali gus piston menekan bahan bakar diruang karter sehingga mendekati TMB bahan bakar mengalir melalui saluran bilas menuju ruang bakar. Masuknya bahan bakar baru ini sekali gus membilas sisa gas bekas dalam ruang bakar disebut langkah isap/pemasukan bahan bakar ke ruang bakar.

Gambar 10. Proses Kerja Motor 2 Langkah

2. LANGKAH KOMPRESSI Piston bergerak naik dari (TMB) ( (TMA) maka

proses yang terjadi adalah bahan bakar terkompressi oleh piston menyebabkan tekanan dan tempraturnya meningkat dan 8 - 12engkol sebelum TMA , busi mengeluarkan percikan bunga api sehingga terjadi proses pembakaran. Pada saat

piston bergerak ke atas saluran isap terbuka dan bahan bakar masuk ke dalam

ruang karter.3. LANGKAH EXPANSI (KERJA) Setelah piston sampai di TMA diharapkan semua bahan bakar sudah terbakar menyebabkan tekanan yang tinggi dan berkembang (expansion) menekan piston bergerak turun menuju TMB.4. LANGKAH BUANG Akhir ekspansi saluran buang terbuka sehingga gas bekas keluar yang kemudian disusul dengan proses pengisian bahan bakar baru. Masuknya bahan bakar baru ini sekaligus mendorong gas bekas keluar dan proses ini disebut pembilasan. Dari keseluruhan proses kerja Dua langkah tersebut dapat disimpulkan bahwa :

Dalam satu siklus terjadi dua langkah piston dan satu kali putaran poros engkol

Setiap putaran poros engkol terjadi satu kali percikan bunga api sehingga panas Setiap putaran menimbulkan kerja sehingga tenaga lebih besar

Konstruksi sederhana sehingga mudah dalam pemeliharannya

Pada saat piston di TMB,saluran masuk dan buang terbuka secara bersamaan

Proses pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar sekitar 8 - 12 engkol Pemasukan bahan bakar diatur oleh piston sehingga tidak terkontrol dan boros Bahan bakar dicampur dengan oli sehingga proses pembakaran kurang sempurna dan gas bekas mengeluarkan asap. Kerja motor terjadi pada langkah expansi dimana sebagian tenaga disimpan olehrotor dan flywheel kemudian digunakan untuk menggerakkan piston pada langkah isap-kompressi dan langkah buang.

2.4 PROSES KERJA MOTOR WANKEL

Gambar 11. Proses Kerja Motor Wankel

Pada awal tahun 1954 Dr Felik Wankel mulai merencanakn sebuah motor tanpa gerak tranlasi dengan bentuk piston segi tiga sama sisi yang berputar dalam stator. Geometris bagian dalam stator berbentuk epitrokoida yaitu tempat kedudukan puncak segitiga dari rotor yang berputar. Ide Mr Wankel ini kemudian dikembangkan di Jerman tahun 1963 dan akhirnya pada tahun 1967 dibuatlah mobil bermesin Wankel Ro 80 dan pada tahun yang sama Toyo Kogyo dari Jepang berhasil membuat mobil Mazda 110S bermesin Wankel RX2. Mesin Wankel buatan Toyo mempunyai dua rotor berukuran (573 cc x 2) dapat menghasilkan tenaga 130 Hp pada putaran 7000 rpm dan perbandingan kompressi 9,4. Motor Wankel ini bekerja dengan siklus thermodinamika seperti motor bakar konvensional. Bahan bakar sebagai fluida kerja mengalami proses isap, kompressi, ekspansi dan buang seperti Gambar 11.Adapun proses kerja motor Wankel dapat dijelaskan sebagai berikut :

1a. Proses pengisian/isap terjadi sampai pada kondisi 2a.

2a. Proses pengisian berakhir dan mulai proses kompressi

2b. Proses kompressi berlangsung sampai 2c

2c. Proses mendekati akhir kompressi busi menyala

3. Proses ekspansi dan terjadi langkah kerja pada motor sampai mendekati 4a 4a. Proses pembuangan gas bekas dan kembali ke posisi 1a. Dari keseluruhan proses kerja Motor Wankel dapat dijelaskan bahwa :

Dalam satu siklus terjadi satu langkah/ putaran piston Setiap putaran piston terjadi satu kali percikan bunga api sehingga panas

Setiap putaran menimbulkan kerja sehingga tenaga lebih besar

Konstruksi sederhana sehingga ukuran lebih kecil dari motor lainnya Proses pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar sekitar 8 - 12 engkol Pemasukan bahan bakar diatur oleh piston sehingga tidak terkontrol dan boros Bahan bakar dapat menggunakan bensin, bensin campuran atau solar Langkah ekspansi/kerja terjadi bersamaan dengan isap, kompressi dan buang. Karena komponen tidak mengalami gerak tranlasi melainkan langsung berputar maka getaran dan bunyinya lebih halus. 2.5 PROSES KERJA TURBIN GAS

Gambar 12. Proses Kerja Turbin Gas

Start pertama kompressor dihidupkan menggunakan motor listrik. Kompressor berputar menghisap udara luar dan menekan ke dalam ruang bakar. Dalam waktu bersamaan bahan bakar disemprotkan melalui nozle secara terus menerus dengan tekanan tinggi sehingga terjadi pengabutan halus guna mempermudah proses pembakaran. Selanjutnya busi dinyalakan sehingga terjadi proses pembakaran yang menimbulkan tekanan dan tempratur tinggi. Setelah terjadi proses pembakaran busi dimatikan kembali , pembakaran berikutnya terjadi secara otomatis karena api dalam ruang tersebut akan menyala terus menerus karena penyemprotan bahan bakar pun dilakukan secara terus menerus. Bentuk ujung ruang bakar dipersempit guna meningkatkan kecepatan gas buang keluar. Keluarnya gas bekas diarahkan untuk mendorong sudu-sudu turbin 1 yang dipasang seporos dengan blower dan kompressor. Blower dipasang ditengah bagian dalam ruang bakar yang bertujuan untuk proses pendinginan ruang bakar tersebut. Gas bekas hasil pembakaran tadi selanjutnya bergerak mendorong sudu turbin utama . Poros turbin utama ini diperpanjang keluar dan dilengkapi roda flywhhel yang berfungsi sebagai balance dan tempat penyambungan tenaga ke gear transmisi dan peralatan berikutnya. Gas yang keluar dari turbin ini menuju knalpot yang biasanya berbentuk convergen-divergen guna menambang gaya dorong turbin secara keseluruhan.2.6 DIAGRAM INDIKATOR (DIAGRAM P-V)Motor Bakar adalah salah satu pesawat kalor yang mengubah energi panas hasil pembakaran bahan bakar dalam selinder menjadi energi mekanik yang keluar pada poros engkol. Proses pembakaran yang terjadi mengikuti aturan thermodinamika dan sesuai dengan Hukum Boyle Gau-Lussac. Untuk mempermudah analisa maka digunakan alat (Indikator) yang dapat mencatat/menggambarkan perubahan tekanan dan volume gas dalam ruang bakar dan hasilnya disebut Diagram Tekanan-Volume atau Diagram P-V seperti gambar berikut ini.

Gambar 13. Diagram Indikator Motor

Percobaan ini hanya dapat dilakukan dengan menggunakan motor puataran lambat, sedangkan untuk putaran tinggi biasanya menggunakan osiloskop. Selinder yang dibungkus kertas grafik dihubungkan dengan poros dan pin eksentris pada ujung poros motor. Jika motor berputar maka selinder bergerak bolak-balik kekiri dan kekanan sedangkan pena yang dipasang pada tabung pegas akan bergerak naik turun sesuai besar tekanan diruang bakar. Adapun proses penggambaran diagram dapat diuraikan sebagai berikut :0 - 1 Langkah Isap, piston bergerak kekanan, selinder indikator berputar kekiri,

tekanan dalam ruang bakat turun dibawah atmosfir membuat pena bergerak

turun dibawah garis atmosfir, proses ini berjalan dengan proses Isobaric .1 - 2 Langkah Kompressi, piston bergerak kekiri, selinder indikator berputar

kekanan, tekanan naik secara perlahan mengangkat pena bergerak teratur ke

atas sampai engkol mencapai ( 10 sebelum Titik mati Atas (TMA), prpses

ini berjalan dengan proses Isentropic yaitu P, V dan T berubah. 2 - 3 Busi mengeluarkan api, terjadi proses pembakaran bahan bakar menyebabkan tekanan dan tempratur meningkat dengan tajam mengangkat pena keatas dan

selinder masih berputar kekanan . Pada proses ini tejadi pemasukan kalor de -

ngan proses Isochoric yaitu volume dianggab konstan.

3 - 4 Langkah Ekspansi disebut langkah kerja, piston bergerak kekanan, selinder

berputar kekiri, tekanan dan tempratur menurun secara teratur membuat pena

bergerak turun. Tekanan gas hasil pembakaran ini menekan piston bergerak

translasi dan menimbulkan kerja dengan proses Isentropc. 4 - 0 Langkah Buang, piston bergerak kekiri, selinder berputar kekanan, tekanan

turun dengan cepat membuat pena pun ikut turun. Pada langkah ini katup buang terbuka sehingga gas bekas keluar menyebabkan tekanan turun sampai

mendekati/diatas tekanan atmosfir. Proses ini berjalan dengan proses Isobar. Bila gerak selinder indikator disetel mengikuti putaran motor dan kertas grafiknya

dibentangkan, maka bentuk Diagram P-V di atas dapat dilukiskan sebagai berikut :

Gambar 14. Grafik Indikator Tekanan Derajat Engkol Katup Isap terbuka 10 sebelum TMA sampai 40 sesudah TMB ( selama 230

Katup Buang terbuka 46 sebelum TMB sampai 10 sesudah TMA ( selama 236 Jadi katub Isap dan buang overlaping selama 20 engkol.2.7 PERBANDINGAN DIAGRAM P-V MOTOR 4 DAN 2 LANGKAHPrinsip kerja Motor 4 langkah dan 2 langkah adalah sama-sama mengalami proses isap kompressi ekspansi buang tetapi berbeda dalam sistem pengaturan pemasukan dan pengeluaran bahan bakarnya. Pemasukan bahan bakar ke ruang bakar pada saat isap motor 4 langkah berada pada tekanan dibawah atmosfir, sedangkan pemasukan bahan bakar pada motor 2 langkah melalui kompressi ruang karter bagian bawah piston. Jadi tekanan bahan bakar masuk ruang bakar motor 2 langkah lebih besar dari 4 langkah dan berpengaruh terhadap tekanan pada proses berikutnya. Adapun pengaruh dari pengaturan pemasukan dan pembuangan bahan bakar pada kedua motor tersebut dapat diperhatikan pada Gambar 15.

1. Motor 4 Langkah 2. Motor 2 Langkah

Gambar 15. Diagram P V Motor 4 dan 2 Langkah

Titik a : Lubang saluran masuk/isap mulai terbuka, awal pemasukan bahan bakarTitik b : Lubang saluran masuk/isap mulai tertutup, pemasukan bahan bakar berhentiTitik c : Lubang saluran keluar/buang mulai terbuka, awal pengeluaran bahan bakar

Titik d : Lubang saluran keluar/buang mulai tertutup, pengeluaran bhn bakar berhenti

Jadi ( Saluran Isap dan buang overlaping selama 20engkol untuk motor 4 langkah

dan 96 engkol untuk motor 2 langkah2.8 PERBANDINGAN DIAGRAM P-V SIKLUS OTTO & DIESELMesin kalor yang ideal dimana proses pembakaran bahan bakar yang berlangsung dapat menghasilkan gas bertekanan dan bertempratur tinggi. Gas ini merupakan kalor atau energi yang dianggab sebagai fluida kerja yang masuk ke dalam selinder mesin. Jumlah kalor yang dimasukkan ke dalam mesin terjadi pada saat timbulnya proses pembakaran bahan bakar dan dinyatakan dengan Qm. Pada langkah ekspansi dari TMA sampai TMB maka tekanan dan tempratur turun. Selama langkah ini sejumlah kalor digunakan untuk energi gerak dan hilang/tersalur melalui dinding selinder, radiasi dan gas buang yang dinyatakan dengan Qk.

Pada Motor Bensin, bahan bakar yang masuk ke dalam ruang bakar merupakan campuran antara udara dan bensin yang terjadi diluar mesin yaitu di karburator. Bahan bakar diisap masuk dan dipampat kemudian mendekati akhir kompressi dibakar oleh percikan bunga api. Pembakaran bahan bakar ini menimbulkan kalor/energi (Qm) yang digunakan untuk mendorong piston bergerak, hal ini terjadi pada proses isochoric yaitu volume konstan (titik 2 - 3 ) siklus Otto.Lain halnya dengan Motor Diesel dimana pada langkah isap terjadi pemasukan udara secara paksa oleh kompressor. Setelah udara masuk kemudian dikompres/pampat dan mendekati TMA solar disemprotkan melalui nozle sehingga terjadi pembakaran bahan bakar yang dianggab sebagai masuknya kalor (Qm) pada proses isobar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16 (titik 2 3 ) siklus Diesel . Untuk mendapatkan hasil yang lebih baik maka ke dua siklus tersebut digabung dengan jalan proses pemasukan udara dibantu dengan supercharge dan adanya proses pembakaran susulan atau peyemprotan tambahan. Jadi masuknya kalor terjadi dua kali yaitu pada proses isochoric dan disusul pada proses isobar seperti yang ditunjukkan pada Gambar 16 (titik 2 3 3a ) siklus Gabungan .Bentuk Diagram P-V siklus Otto, siklus Diesel maupun gabungan dapat dijelaskan pada Gambar 16 berikut ini.

Gambar 16. Perbandingan Siklus Otto Diesel KETERANGAN

2.9 CONTOH PERMASALAHAN DAN PENYELESAIANNYA1. Motor 2 langkah bergerak dengan putaran engkol 4800 rpm, berapa kali busi

mengeluarkan bercikan bunga api setiap detiknya ?

Jawab : Putaran n = 4800 rpm = 80 rps

Percikan bunga api busi = 80 kali/det karena setiap siklus terjadi

satu putaran dan sekali busi menyala.

2. Pada motor 4 langkah terjadi proses pembuangan 1800 kali tiap menit, tentukanlah

a. Jumlah putaran (n) b. Penyalaan busi setiap detik

Jawab : a. Jumlah putaran n

Setiap siklus motor 4 langkah menimbulkan dua putaran dan

katup buang terbuka sekali berarti putaran motor yang terjadi

n = 1800 x 2 = 3600 rpm = 60 rps

b. Penyalaan busi setiap detik x 60 = 30 kali3. Jelaskan perbedaan konstruksi piston motor 4 langkah , 2 langkah dan Wankel !

Jawab : a. Piston Motor 4 langkah berbentuk selinder dan mempunyai 3 alur

tempat pemasangan ring kompressi dan ring oli dimana permukaan

atas umumnya datar. Gerak piston translasi b. Piston Motor 2 langkah berbentuk selinder dan hanya mempunyai

2 alur ring kompressi dimana bagian atasnya secara umum lengkung Piston bergerak translasi

c. Piston motor Wankel berbentuk segi tiga sama sisi dan bagian dalam

terdapat roda gigi dimana geraknya adalah rotasi.4. Dalam spesifikasi dan jarak tempuh yang sama antara motor 4 dan 2 langkah,

motor yang mana lebih cepat panas dan mengapa ?

Jawab : Yang lebih cepat panas adalah motor 2 langkah karena pada jarak sama

Jumlah putaran sama tetapi penyalaan busi 2 langkah lebih banyak 2 x

dari motor 4 langkah.

Penyalaan busi 2 langkah = jumlah putaran n dalam rps

Penyalaan busi 4 langkah = x jlh putaran n dalam rps5. Apa yang dimaksud dengan motor 4 tak ? dan motor Wankel disebut berapa tak ?

Jawab : - Motor 4 tak sama dengan 4 langkah dimana dalam satu siklus terjadi

4 langkah piston ( isap-kompressi-ekspansi dan buang) dan 2 kali

putaran engkol

- Motor Wankel dimana dalam satu siklus terjadi 1 langkah piston

(isap-kompressi-ekspansi dan buang) dan 1 kali putaran piston jadi

motor ini dapat disebut motor 1 tak.6. Mengapa turbin gas dapat dikelompokkan dengan motor bakar ?

Jawab : Internal Combution Engine (Mesin pembakaran Dalam) sering disebut

dengan istilah motor bakar, sedangkan proses kerja turbin gas dimana

udara dan bahan bakar dimasukkan kedalam mesin dan dibakar oleh

percikan bunga api busi jadi pembakaran nya terjadi dalam mesin. 7. Satuan daya motor sering menggunakan Hp atau Kw, jelaskan nilai eqivalensi dari ke dua satuan tersebut !

Jawab : Daya disebut tenaga (Power) ialah kemampuan melakukan usaha setiap

detik. Orang pertama yang melakukan percobaan pengukuran tenaga adalah James Watt dengan cara meletakkan beban bruto diatas gerobak

sebesar 200 pounds dan ditarik oleh seekor kuda. Dalam beberapa kali

percobaan diproleh data rata-rata bahwa untuk mencapai jarak 165 feets

diperlukan waktu 1 menit.

Satuan Daya (Power) menggunakan (HP atau Kw)

1 Hp = (F x S) : t = (200 x 165) : 60 = 550 lbft/det

1 Kw = 1 KNm/det 1 Hp = ? Kgm/det = ? Kw

1Hp = 550 lbft/det = 550 . 0,454 . 0,30

= 74,91 = 75 Kgm/det

= 75 x 9,81 x 0,001 = 0,736 Kw

Jadi ( 1Hp = 550 lbft/det = 75 Kgm/det = 0,736 Kw = 736 wattTUGAS 2.1. Jelaskan proses terjadinya putaran pada poros engkol motor empat tak !

2. Motor mana yang lebih banyak digunakan sekarang ini dan mengapa ?3. Gambar sketsa motor Wankel dan jelaskan prinsip kerjanya !

4. Jelaskan cara mendapatkan diagram Indikator motor !

5. Apa yang dimaksud dengan siklus Otto ?

6. Dengan spesifikasi yang sama, jelaskan perbandingan tenaga antara motor

2 langkah dan 4 langkah ?7. Jelaskan kelebihan motor Wankel bila dibandingkan dengan motor 2 tak !

8. Motor empat langkah bergerak dengan kecepatan putar n =7200 rpm, tentukanlah

a. Waktu penyalaan busi sebelumTMA

b. Jumlah penyalaan busi setiap detikc. Bepaka kali terjadi pemasukan bahan bakar dalam 1 menit

9. Jelaskan apa yang dimaksud dengan perbandingan kompressi, dan apa pengaruhnya bila nilainya semakin besar ?

10. Mengapa saluran isap dan buang dibuat overlapping ? jika dihilangkan apa pengaruhnya ?

11. Jelaskan prinsip kerja dan keuntungan Turbin gas dibanding motor torak ?12. Jelaskan nama dan fungsi komponen utama motor bakar !

BAB III

EFISIENSI, DAYA DAN PRESTASI

3.1 EFISIENSI (DAYA GUNA)

Bagaimana pentingnya suatu efisiensi sehingga hampir semua kegiatan berbicara tentang efisiensi. Pengertian efisiensi yang juga sering disebut randemen secara umum dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara yang berguna dengan apa yang digunakan. Dalam Motor Bakar , efisiensi dapat dikelompokkan menjadi tiga :1. Efisiensi thermal ((th) adalah perbandingan antara energi kalor efektif (Qe adalah kalor yang digunakan untuk mendorong piston) dengan kalor hasil pembakaran bahan bakar yang dimasukkan ke dalam ruang bakar dalam (%). Nilai efisiensi thermal dapat dijabarkan dari Siklus Diagram P-V Gambar 16.

Pi : tekanan gas di setiap titik pada siklus kg/m 2 Vi : volume gas di setiap titik pada siklus m 3 G : berat gas/campuran udara- bahan bakar kg

T : tempratur mutla gas o K

R : tetapan gas (848) dan udara (29,3) kgm/mol o K M : berat molekul gas kg/mol U : energi dalam gas kkal W : kerja gas kkal Cv : Kalor jenis isochoric gas ideal 0,24 kkal/kg o K Cp : Kalor jenis isobar gas ideal 0,1715 kkal/kg o K Eqivalensi 1 Kkal = 427 Kgm Dari siklus Otto dapat dijelaskan bahwa :

Titik 0 1 dan 4 0 terjadi Proses Isobaric P tetap berarti P = 0

Titik 2 3 dan 4 1 terjadi Proses Isochoric V tetap berarti V = 0 Titik 1 2 terjadi Proses Isentropic/Adiabatic dimana P, V ,T berubah Q = 0 dan U2 < U1 sehingga U = U2 U1 = - W , (-W) artinya piton menekan fluida kerja , dengan kata lain dibutuhkan tenaga dari luar untuk meng-

kompres bahan bakar, dalam hal ini berlaku :

Volume selinder V1 = V4 = Vc + Vs Volume kompressi/sisa V2 = V3 = Vc Titik 3 4 terjadi Proses Isentropic/Adiabatic dimana P, V ,T berubah Q = 0 dan

U4 > U3 sehingga U = U4 U3 = + W , (+W) artinya piton ditekan

oleh gas/fluida kerja , dengan kata lain energi gas pembakaran mendo -

rong piston , karena itu maka langkah ini disebut langkah kerja, dalam hal ini berlaku :

Dengan jalan yang sama, perhitungan efisiensi terhadap ketiga siklus dapat disim -

pulkan bahwa :

2. Efisiensi volumetris ((v) adalah perbandingan antara luasan siklus Diagram

P- V sebenarnya dengan luasan siklus theoritis. Efisiensi volumetris ini terkait

Dengan teknis pemasukan bahan bakar ke dalam ruang bakar, sempurna tidaknya

pembakaran maupun peningkatan sistem pembakaran guna mendapatkan luasan

diagram semaksimal mungkin. Menurut H. Berenschot : Efisiensi volumetris ada - lah perbandingan antara efisiensi thermal dengan efisiensi theoritis, dimana luasan diagram sebenarnya 60 % dari luasan theoritisnya . Hal inidapat dirumuskan :

3. Efisiensi mekanis ((m) adalah perbandingan antara daya efektif/ berguna

( Ne = daya pada ujung poros engkol) dengan daya indikator (Ni). Daya efektif

yang ada pada ujung poros engkol dapat diukur dan harganya selalu lebih kecil dari

daya teoritis berdasarkan indikator. Hal ini terjadi karena adanya gesekan yang ter - jadi antara komponen yang bergerak seperti ring piston dan selinder liner maupun

pada bantalan duduk dan lainnya.

Efisiensi total ((t) adalah merupakan perkalian dari efifisiensi thermal,volu - metrik dan mekanis. Jadi bila berbicara tentang efisiensi total tidak bisa lepas dari

seluruh kerugian yang terjadi pada proses kerja motor tersebut. Kerugian yang ter-

jadi misalnya antara lain :1. Kebocoran gas yang terjadi pada ring piston dan cincin katup2. Waktu pembukaan dan penutupan katup tidak sekali gus berlangsung3. Bahan bakar dan udara tidak murni berpengaruh terhadap kalor yang timbul4. Adanya rambatan panas ke dinding selinder , pendingin dan pelumas.5. Proses pembakaran memerlukan waktu dan terjadi pada perubahan volume6. Adanya gesekan di setiap komponen logam maupun pelumas 7. Kehilangan energi akibat massa rotor dan langkah kompressi dan lainnya

Jadi bila kerugian kerugian tersebut diperhitungkan maka energi sisa dalam persen disebut efifisiensi total yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

Gambar 17. Tabel Efisiensi Motor 4 Langkah3.2 DAYA DAN PRESTASI MOTOR

Daya adalah besarnya energi yang bekerja dalam selang waktu tertentu. Satuan daya

dapat menggunakan tenaga kuda (Hp) atau kilowatt (Kw). Besarnya Efisiensi meka -

nis adalah merupakan perbandingan antara Daya efktif dan Daya Indikator .

Besarnya daya indikator tergantung pada kapasitas selinder dan tekanan rata-rata gas hasil pembakaran bahan bakar didalam selinder.

Gambar 18. Dimensi Mesin Keterangan : D : diameter piston (Cm) S : langkah Piston (Cm) Pr : tekanan rata-rata gas pembakaran (Kg/cm2 )

n : putaran mesin (rpm) z : jumlah selinder (buah) a : jumlah putaran persiklus Energi indikator motor eqivalen dengan lusan siklus diagram P-V, sedangkan Tekanan rata-rata gas (Pr) hasil pembakaran bahan bakar dapat dicari dengan jalan Membagi siklus biasanya sepuluh bagian tekanan kemudian dijumlahkan sbb:

Setelah didapat daya indikator maka perhitungan daya efektif dapat kembali

dirumuskan sebagai berikut : Daya Efektif Ne = ((m) . Ni Daya Indikator adalah daya yang terjadi di dalam ruang bakar

Daya efektif daya yang timbul di roda penerus

Daya SAE adalah daya yang diberikan pada kopling

Daya Spesifik adalah perbandingan antara daya maksimal dengan isi selinder (Hp/cc) Massa kendaraan Spesifik adalah perbandingan massa dengan dayanya (Kg/Hp)3.3 TORSI (MOMEN PUTAR) Torsi atau Momen putar adalah perkalian gaya dengan jarak dimana garis gaya harus

tegak lurus jarak (radius) seperti Gambar 17. Di Laboratorium otomotif, pengukuran

torsi dilakukan dengan alat dinamometer (Torquemeter) dan pengukuran putaran di

lakukan dengan alat takometer. Torsi ini menimbulkan putaran dan tenaga pada poros

engkol yaitu tenaga/daya efektif. Hubungan torsi dan daya efektif dapat diuraikan

dengan rumus Fisika Dasar sebagai berikut : T = F x R (kgm)

Keterangan : Ne : Daya efektif (Hp) T : Torsi/momen putar (Kgm)

n : putaran poros engkol (rpm) Dari proses kerja dapat diketahui bahwa satu putaran engkol (n) terjadi dua langkah

piston . Besarnya langkah (S) = 2 x radius engkol. Jadi kecepatan piston bergerak lu-

rus dapat ditentukan sebagai berikut :

3.4 PEMAKAIAN BAHAN BAKAR Perhatikan kembali Siklus Otto atau Diesel pada Gambar 16, dimana proses masuk

nya kalor adalah pada saat terjadinya pembakaran bahan bakar . Panas yang timbul

adalah sebanding dengan massa dan nilai bakarnya yaitu : Kalor Bahan Bakar Qm = mj x NB kkal/jam Kalor Bahan Bakar Qm = 427 x mj x NB :(3600x75) Hp

dimana mj : masa bahan bakar kg/jam dan NB : nilai bakar bahan bakar kkal/kg

Sebagai contoh nilai bakar dari bahan bakar standard adalah : Nilai bakar Bensin

adalah 10.000 kkal/kg, NB Solar = 8000 kkal/kg, NB Batubara 6000 kkal/kg dan

kayu-kayuan sekitar 4000 kkal/kg.

Panas hasil pembakaran ini membuat tempratur gas meningkat dari T1 ( T2 yaitu : Kalor Bahan Bakar Qm = m x cv.(T2- T1) kkal Kenaikan tempratur T2 = Qm : (m x cv) + T1 K Kenaikan tempratur ini membuat tekanan ikut meningkat dan digunakan untuk men

dorong piston bergerak lurus.

Pemakaian bahan bakar pada kendaraan dapat dinyatakan dengan beberapa cara :

1. Jarak tempuh per liter bahan bakar, artinya 1 liter bensin mencapai 12 km (1 : 12)2. Kebutuhan bahan bakar per 100 km, artinya 8 liter tiap 100 km

3. 1 liter tiap 100 km dengan massa kendaraan 100 kg, artinya massa kendaraan

900 kg membutuhkan 9 liter pada 100 km atau beroperasi dengan 1 pada 114. Pemakaianbahan bakar spesifik dinyatakan dengan misalnya 0,4 kg/Kwjam.

Sebenarnya banyak faktor yang mempengaruhi tingkat penghematan pemakaian bahan bakar diantaranya adalah tingkat kecepatan putar, nilai oktan maupun sistem pemasukan bahan bakar apakah bersifat alami atau dengan sistem injeksi.3.5 JENIS-JENIS PRESTASI

Dari analisa perhitungan bahwa tenaga merupakan berbanding lurus dengan putaran motor, artinya semakin tinggi putaran maka tenaga semakin besar. Hal ini berlaku sampai keadaan tertentu, dan sampai pada saat lain akan menyimpang karena terkait dengan konstruksi maupun sifat-sifat bahan bakar. Sebagai contoh jika putaran sangat tinggi maka pemasukan bahan bakar tidak sepenuh pada putaran lambat . Dari hasil uji laboratorium dapat dilihat beberapa diagram prestasi berikut ini.

Gambar 19. Diagram Prestasi Motor Bakar3.6 CONTOH PERMASALAHAN DAN PENYELESAIANNYA

1. Apa yang dimaksud dengan Randemen thermal dan mekanis ?

Jawab : a. Randemen/Efisiensi thermal adalah perbandingan antara kalor yang

berguna dengan kalor yang dimasukkan ke dalam mesin

b. Randemen/Efisiensi mekanik adalah perbandingan antara tenaga

efektif yang keluar dari ujung poros engkol dengan tenaga yang

dimasukkan ke dalam mesin.

2. Apa yang dimaksud dengan Perbandingan kompressi ? Jawab : Perbandingan kompressi adalah perbandingan antara volume total ruang

bakar dengan volume sisa/volume diatas piston pada saat piston di TMA.3.Volume langkah motor bakar 100 CC dan perbandingan kompressi 9, tentukanlah isi volume sisanya !

Jawab : Perbandingan kompressi ( = (Vc + Vs) : Vc 9 = (Vc + 100) : Vc ( 9.Vc = Vc + 100 ( 8 Vc = 100

Vc = 100 : 8 = 12,5 CC

4. Berapa persenkah efisiensi thermal motor bila ( = 12 dan eksponensial k = 1,4 !

Jawab :

5. Efisiensi thermal motor Diesel 70 %, berapakah tempratur pembakaran dalam ruang

bakar bila suhu gas knalpot 350 oK

Jawab : (th = 1 T4 / T3 ( T3 = T4 : ( 1 - (th ) T3 = 350 : ( 1 0,70)

T3 = 1166,67 oK 6. Sebuah mobil kijang bensin mempunyai isi selinder 1800 CC dimana panjang

Langkah S = 1,2 Diameter pistonnya, berapakah diameter piston dan langkah tsb ?

Jawab :

7. Sebuah Mesin mempunyai langkah piston 100 mm berputar pada 4800 rpm,

Hitunglah : a. Kecepatan rata-rata piston Cr (m/det)

b. Kecepatan Maksimum piston Cm (m/det)

c. Kecepatan piston bila posisi engkol Ct = 0o , 60o dan 90o (m/det) Jawab :

a. Kecepatan rata-rata piston Cr = 2 . 0,1 . 4800 : 60 = 16 m/det

b. Kecepatan Maksimum piston Cm = w.R Sin = 2.. n R Sin R = . L = . . 0,1 = 0,05 m Cm = maksimum bila Sin = 1 (= 90o Jadi Cm = 2. 3,14 . 4800. 0,05 . 1 = 1507,2 m/men = 25,12 m/det c. Kecepatan Piston pada posisi engkol :

= 0o ( Ct = 2.. n R Sin 0o = 2. 3,14 . 4800. 0,05 . 0 : 60 = 0 m/det = 60o( Ct = 2.. n R Sin 60o = 2. 3,14 .4800. 0,05 . 0,87 : 60 = 21,9 m/det = 90o( Ct = 2.. n R Sin 90o = 2. 3,14 . 4800. 0,05 . 1,0 : 60 = 25,1 m/det 8. Sebuah Motor Bensin 4 tak 4 selinder mempunyai diameter piston 80 mm, Langkah 85 mm berputar pada 5400 rpm dan efisiensi mekanik 70 %, tekanan rata- rata bahan bakar Pr = 10 kg/cm2, Hitunglah :

a. Isi selinder V (CC)

b. Tenaga efektif Ne (Kw)

c. Momen putar T (Nm)

d. Massa bahan bakar mj (kg/h) Jawab : a. Isi selinder V = . D2 . L . z = . 3,14. 82. 8,5. 4 = 1708,16 CC disebut 1800 CC

d. Massa bahan bakar Qm = 427 x mj x NB :(3600x75) Hp mj = (3600 x 75).Qm : (427 x NB) = (3600 x 75).102,5 : ( 427 x 10000)

= 6,4 Kg/jam

TUGAS 3.

1. Jelaskan langkah langkah yang harus dilakukan untuk meningkatkan efisiensi volumetris !

2. Jelaskan penyebab turunnya harga efisiensi mekanis !3. Apa pengaruh bila perbandingan kompressi diperbesar ?

4. Hitung jumlah bahan bakar yang dibutuhkan mesin Diesel untuk membangkitkan daya 100 Hp jika efifisiensi mekanis 67 % !5. Sebuah motor 2 tak putaran lambat mempunyai isi selinder 125 CC, berapa ukuran diameter dan langkahnya (mm) !

6. Rencanakan lah ukuran piston dan langkah (S = 1,2 D) supaya menghasilkan putaran 5000 rpm , tenaga 8 Hp dan tekanan rata-rata 8 bar !

7. Sebuah motor dengan langkah 80 mm berputar pada 3600 rpm, tentukan kecepatan bahan bakar masuk ke dalam ruang bakar !8. Apa pengaruh terhadap tenaga bila putaran mesin melebihi putaran normalnya ?9. Berapa tenaga (Kw) yang dapat ditimbulkan oleh satu liter solar bila efisiensi dianggab 100 % ?

10. Sebuah motor bensin 4 tak dan 4 selinder berputar pada 6000 rpm dan tekanan efektif 8,5 bar, efisiensi mekanik 65 %, Hitunglah :

a. Ukuran Diameter dan langkah piston bila S = D (mm)

b. Tenaga motor (Hp)

c. Momen Putar poros engkol (Nm)d. Massa bahan bakar setiap jam (kg/h)

e. Berapa kali terjadi pembakaran selama 1 jam

f. Kecepatan piston maksimum (m/det)

g. Kecepatan rata-rata bahan bakar masuk ke ruang bakar (m/det)

BAB IVMOTOR BENSIN4.1 PENDAHULUANMotor Bensin adalah salah satu tipe motor bakar yang menggunakan bahan bakar bensin. Bensin dan udara bercampur dikarburator dengan perbandingan massa 1 : 14 s/d 16 tergantung pada kebutuhan tenaga dan spesifikasi mesinnya. Campuran bensin udara berbentuk kabut yang mudah terbakar diisap ke dalam ruang bakar kemudian dikompressi. Pada akhir kompressi yaitu 8 - 12 engkol sebelum TMA timbul pembakaran oleh percikan bunga api dari busi. Akibat pembakaran ini maka energi bahan bakar berubah menjadi energi kalor dan selanjutnya diubah menjadi energi gerak oleh piston. Prinsip kerja motor bensin ada yang menggunakan 4 langkah, 2 langkah dan juga termasuk motor Wankel. Dalam istilah lain Motor Bensin sering juga disebut Spark Ignition Engine karena pembakaran dilakukan oleh spark-plug atau busi. Untuk mendapatkan hasil yang optimal maka perlu adanya pengaturan yang tepat antara sistem pemasukan bahan bakar, proses pencampuran bensin dan udara maupun waktu pengaturan keluarnya bunga api pada busi.4.2 SISTEM SALURAN BAHAN BAKAREfisiensi adalah masalah utama dalam segala kegiatan. Para akhli mesin selalu berpikir bagaimana cara meningkatkan tenaga mesin dengan penggunaan bahan bakar sesedikit mungkin. Dalam motor bakar dikenal tiga jenis efisiensi yaitu efisiensi thermal, volumetris dan mekanis. Efisiensi volumetris terkait dengan proses pemasukan dan pencampuran bahan bakar-udara supaya menjadi gas yang mudah terbakar dengan sempurna. Secara umum sistem saluran bahan bakar bensin mulai dari Tanki Saringan/Filter Pompa Karburator dan masuk kedalam mesin seperti pada Gambar 20.1. Tanki berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan bakar dimana ukurannya

disesuaikan dengan kapasitas mesin. Penempatan tanki yang baik adalah lebih tinggi dari posisi mesin guna mengurangi penggunaan daya pompa. Untuk kendaraan sangat baik bila diletakkan di depan mesin tapi mengingat keamanan biasanya diletakkan di belakang mesin.

Gambar 20. Sistem Saluran Bahan Bakar Bensin2. Filter bahan bakar berfungsi untuk menyaring bahan bakar dari kotoran atau endapan debu yang bercampur bensin. Filter yang baru sekarang ada yang menggunakan lempengan magnit yang lebih mampu untuk menarik debu ataupun ion-ion logam yang terkandung pada bahan bakar.

3. Pompa Bahan bakar berfungsi untuk mengisap bahan bakar dari tanki dan menekannya ke karburator. Prinsip kerja pompa ini menggunakan membran dan digerakkan oleh mekanik nock as (cam shaft) dan sekarang umumnya digerakkan oleh magnit yang ditimbulkan listrik atau disebut pompa listrik dengan sistem platina.

4. Karburator adalah bagian yang sangat penting pada motor bensin yang berfungsi untuk mencampur bensin dan udara dengan perbandingan tertentu ( 1 : 14-16 ). Banyak tipe karburator sesuai dengan jenis mesin yang digunakan tetapi mempunyai prinsip kerja yang sama. Beberapa jenis karburator menurut klasifikasinya dapat diuraikan sebagai berikut :a. Menurut arah aliran , karburator horizontal dan vertikal

b. Menurut jumlah tabung, karburator tunggal dan Jamak

c. Menurut penemunya , karburator Zenith-Stromberg, Cater-Register, Zenit-

register, Varajet, Register-Weber, Nikki dan lainnya. d. Menurut penggunanya, karburator SU-HIF, Ford Vista, Hotspot Volvo,

BMW, Fiat , Toyota dan sebagainya. Untuk mempermudah pemahaman prinsip kerja komponen karburator dapat dilihat

pada gambar di bawah ini.

Gambar 21. Karburator

Pertama mesin dihidupkan maka pompa menekan bahan bakar masuk ke ruang pelampung membuat pelampung naik dan pada posisi tertentu jarum menutup saluran masuk. Bila mana bahan bakar berlebihan maka bahan bakar keluar lewat

saluran buang dan mengalir kembali ke tanki. Stelan minyak berfungsi untuk mengatur pemasukan bensin pada saat mesin hidup

stationer, stelan ini disesuaikan dengan stelan gas sehingga bensin hanya keluar

melalui spruyer stationer. Stelan gas berfungsi untuk mengatur posisi klep gas pada

saat stationer. Bila mana dibutuhkan tenaga/kecepatan gerak maka klep gas dibuka dengan jalan menekan pedal gas untuk memperbesar saluran bahan bakar sehingga daya isap piston meningkat membuat kedua spruyer berfungsi atas bantuan tekanan

udara yang masuk ke ruang pelampung melalui saluran udara bantu. Saringan udara berfungsi untuk menyaring udara luar yang berdebu . Udara yang bersih akan meningkatkan proses pembakaran dan menjaga ruangan dalam mesin tetap terjaga dan tidak berterak.

4.3 MOTOR BENSIN SISTEM MPI DAN GDI Salah satu teknik pemasukan bahan bakar ke dalam ruang bakar dapat dilakukan de -

ngan jalan injection (disemprotkan). Sistem ini sebenarnya mengadopsi pada sistem

mesin yang ditemukan Rudolf Diesel. Sistem port injection mulai diperkenalkan awal tahun 1978 dalam mesin Multi Point Injection (MPI). Mesin ini dilengkapi dengan

injector yang dipasang di depan katup isap. Penyemprotan bensin dilakukan didepan

katup isap secara kontinyu. Mesin MPI bertujuan untuk meningkatkan efisiensi volu -

metris dengan memperhatikan dan memperbaiki kekurangan cara kerja karburator yang bekerja secara alami.

Pada tahun 1995, Prof. Nakamura dari Miisubishi Corporation berhasil menemukan

Gasoline Direct Injection (GDI). Cara kerja mesin GDI merupakan perpaduan kerja

antara gasoline engine dan diesel engine yang disebut Intake Stroke Injection.

Penyemprotan bensin dilakukan pada langkah isap langsung ke dalam ruang bakar.

Contoh-contoh mesin GDI V65-The Lexus 3,5 L dan Cadillac 3,6 L, Toyota tipe 2 -

GR-FSE V6 dan Cadillac CTS LaCrosse. Tipe injection antara lain adalah , pertama K-Jetronic yaitu sistem penyemprotan

secara terus menerus. Ke dua L-Jetronis dimana sistem penyemprotan pada waktu tertentu saja misalnya awal langkah isap.

Gambar 22. Sistem Penyemprotan Bahan Bakar

4.4 SISTEM PENGAPIAN MOTOR BENSIN

Gambar 23. Sistem Pengapian Motor Bensin

Accumulator sering disingkat dengan Accu berfungsi untuk menyimpan dan mesuplai

Energi listrik. Tegangan dan arus accu disesuaikan dengan kebutuhan, misalnya untuk

mesin 1000 cc sering menggunakan 12 Volt 40 A dan mesin 1800 cc menggunakan 24 Volt 60 A. Accumulator juga dinamakan baterai , ada yang basah dan kering.

Kunci kontak berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan aliran listrik dari ba-

terai ke komponen lainnya. Umumnya kunci kontak untuk kendaraan mempunyai

posisi C-0-1-2 yang artinya :

C ( posisi mengunci stir, aliran listrik terputus ke seluruh komponen 0 ( posisi stir terbuka dan aliran listrik terputus ke seluruh komponen 1 ( posisi stir terbuka dan aliran listrik terhubung ke seluruh komponen

2 ( posisi stir terbuka , aliran listrik terhubung ke seluruh komponen dan motor

starter hidup, bila dilepas maka kontak kembali ke posisi 1

karena didalamnya dilengkapi pegas pengendali, dalam hal ini artinya mesin sudah hidup.

Kotak skring berfungsi sebagai pembagi dan pengaman besar arus ke seluruh kompo

nen misalnya ke lampu utama 20 A, ke lampu asesoris 15 A, ke swiper 15 A dll nya.

Dinamo Charger, bila mesin hidup maka otomatis memutar dinamo charger. Alat ini berfungsi untuk mensuplai energi listrik ke Accu dan keseluruh komponen karena ka

belnya langsung disatukan pada kutup positip accu.

Dioda atau sering disebut kiprok berfungsi untuk mengalirkan arus listrik satu arah ya itu dari dinamo charge ke accu. Bilamana mesin tidak hidup maka aliran listrik dari

accu akan menuju ke dinamo charger bila tidak dilengkapi dioda. Coil bekerja sama dengan platina dan kondensor yang berfungsi untuk meningkatkan

tegangan sumber (tegangan Accu) sehingga mencapai 12000 s/d 20000 Volt. Dalam

coil ini terdapat dua jenis kumparan yaitu kumparan primer yang dihubungkan ke pla tina dan kumparan sekunder dihubungkan ke distributor. Platina berfungsi untuk menghubungkan dan memutuskan arus listrik menuju massa.

Pada saat terbuka berarti aliran listrik terputus ke massa sehingga mengalir ke busi

melalui coil dan distributor. Proses kontak dan putusnya aliran oleh platina ini menim

bulkan denyutan pada coil yang membuat tegangan meningkat drastis. Menurut fung

sinya yang selalu bersentuhan dan dialiri listrik maka dalam waktu tertentu akan me -

ngalami keausan dan panas sehingga perlu penyetelan ulang . Karena itu maka bahan

nya harus tahan panas dan konduktivitasnya harus tinggi. Jarak spelling penyetelan sisi kontak platina biasanya antara 0,4 0,6 mm. Untuk mengurangi kelemahan ini maka sekarang sudah banyak mengganti prinsip kerja platina dengan sistem electro -

nik yang bekerja tanpa gesekan tetapi berdasarkan medan magnit yang disebut (CDI)

yaitu Capacitor Discharge Ignition . CDI ini berfungsi mengatur pengapian secara electronic, memperlambat pengapian pada putaran rendah dan mempercepat pengapi-

an pada putaran tinggi dengan mengandalkan rangkaian kapasitor, dioda dan silicon controled switch ( SCR) tanpa ada gesekan sehingga tanpa perlu setting ulang. Kondenstor berfungsi untuk menyimpan energi pada saat berlebihan dan mengeluar

energi pada saat dibutuhkan. Sesuai fungsinya ini membuat aliran listrik ke coil stabil

dan merata sekali gus menjaga keawetan platina.

Distributor berfungsi untuk membagi aliran listrik ke sejumlah busi yang dipasang pa

da kepala selinder. Urutan pemasangan tali busi pada kepala distributor disesuaikan

dengan firing order (FO) jenis mesin yang digunakan. Untuk motor berselinder 1 , 2 , 3 dan 4 umumnya mempunyai firing order sama yaitu : Selinder 2 ( FO : 1 2

Selinder 3 ( FO : 1 3 2 ... 3 2 1

Selinder 4 ( FO : 1 3 4 2 atau 1 3 2 4

Contoh-contoh Firing Order (FO) beberapa jenis kendaraan

Gambar 24. Sistem Firing Order Motor Bensin

4.5 PANDANGAN UMUM TENTANG BUSI

Busi berasal dari Bahasa Belanda yaitu baugie adalah salah satu komponen pengapian motor bensin yang berguna untuk mengeluarkan bunga api guna pembakaran bahan bakar. Keluarnya bunga api diatur tepat pada akhir kompressi sekitar 8o 12o engkol sebelum TMA. Pengaturan ini dilakukan pada stelan platina atau CDI. Bentuk umum busi dapat dilihat pada Gambar 25. Elektoda inti atau positip dan electroda negatip (ground) dipisahkan oleh isolator agar loncatan bunga api hanya terjadi di ujung electroda saja. Isolator ini harus mempunyai tahanan listrik yang tinggi, tidak rapuh terhadap kejutan mekanik, tahan panas serta mempunyai konduktivitas panas yang tinggi. Bahan isolator dapat dibuat dari keramik dan mika. Keramik mempunyai sifat rapuh sehingga mudah rusak, sedangkan mika susah didapat dalam bentuk banyak dan mahal. Karena hal ini maka sekarang sudah banyak menggunakan isolator campuran antara aluminium-oksida-silikon. Elektroda busi dibuat dari steel alloy yaitu kromium-barium, platinum-tungsten atau iridium, karena bahan ini tahan panas, tidak berkarat dan tahanan jenisnya kecil artinya sangat baik sebagai penghantar listrik. Menurut kondisi operasi mesin, busi dapat dikelompokkan menjadi dua yaitu busi dingin dan busi panas. Dari referensi lain ada juga mengelompokkan busi menjadi tiga yaitu :

1. Extended, ujung electroda menonjol keluar disebut busi panas

2. Standar, ujung electroda sedikit menonjol keluar, disebut busi sedang

3. Retracted, ujung electroda berada di dalam disebut busi dingin.

Untuk mesin yang bertekanan kompressi dan putaran tinggi sebaiknya menggunakan tipe busi dingin dan sebaliknya karena nilai panas busi dingin lebih besar dari busi panas. Nilai panas yang dimaksud adalah kemampuan menyalurkan atau mendistribusikan panas keluar busi misalnya ke dinding selinder atau langsung ke udara luar. Hal ini sangat penting karena tempratur kerja electroda busi sekitar 450 950o C yang cukup panas dan perlu disalurkan keluar secepat mungkin.

Gambar 25. Konstruksi Busi Gambar 26. Distribusi Panas pada BusiBatas operasional terendah busi disebut self cleaning temprature, sedangkan batas tertinggi disebut preignition temprature. Adapun perancang busi yang mendapat hak paten adalah Nikola Tesla, Richard Simms, Robert Bosch dan Karl Benz.Bilamana busi sudah dipakai dalam selang waktu tertentu maka ada beberapa kondisi yang mungkin terjadi yaitu sebagai berikut :

1. Busi Overheat, disebabkan panas terlalu tinggi, saluran buang kurang lancar dan

proses pendinginan mesin kurang sempurna menimbulkan permukaan busi berpasir halus agak keputihan.

2. Busi Berkerak, disebabkan tekanan kompressi kurang, kotoran bahan bakar,

pembakaran kurang sempurna menimbulkan terak terkumpul pada ujung busi.

3. Busi Aus, disebabkan usia pemakaian karena sering digosok sehingga jarak

electroda tidak terkontrol dan kepala busi membesar.4. Busi Hitam Kering, disebabkan oleh campuran bahan bakar terlalu gemuk,

perbandingan bensin terlalu banyak dan perlu stel karburator kembali.5. Busi Hitam Basah, disebabkan adanya kebocoran oli pelumas masuk ke ruang

bakar sehingga tidak terbakar dan menempel di ujung busi.

6. Busi Baik, berarti proses pembakaran berjalan sempurna dengan tekanan dan

Campuran bahan bakar yangsesuai , hal ini perlu dipertahankan.

Gambar 27. Berbagai Kondisi Busi4.6 CONTOH PERMASALAHAN DAN PENYELESAIANNYA

1. Mengapa motor bensin dan Wankel disebut Spark Ignition Engine ?

Jawab : Motor Bensin dan Wankel disebut SIE karena dalam proses pembakaran

bahan bakar menggunakan bunga api yangditimbulkan oleh busi.2. Jelaskan 5 komponen yang dilalui oleh mensin sampai ke ruang bakar !Jawab : Komponen yang dilalui bahan bakar adalah Tanki, filter, pompa, karbu Rator dan katup.

3. Jelaskan secara singkat tentang karburator VarajetJawab : Karburator ini dibuat oleh General Motors di Straatsburg berasal dari

Kombinasi kata variable-jet yang mempunyai dua saluran masuk dan keluar yang dapat distel guna mempermudah penyesuaian pemakaian

pada berbagai jenis motor.

4. Gambarkanlah sketsa sederhana dari CDI !

Jawab :

SCR : Silicon Controlled Swiwtch, PMW : Pulse Wide Modulation

CDI : Capasitor Discharge Ignition Unlimiter and Limiter. CDI untuk 4 tak

berbeda dengan 2 tak karena putaran perciklusnya berbeda. TIS : Transistor Ignition System Lebih praktis dari CDI karena tidak

Menggunakan travo inverter,langsung ke coil.TUGAS 4.

1. Gambar sketsa Motor bensin dengan sistem MPI dan jelaskan prinsip kerjanya !

2. Jelaskan keuntungan GDI bila dibanding dengan menggunakan karburator !

3. Tuliskan contoh urutan firing order motor 4 , 6 dan 8 selinder !

4. Gambar sketsa Sistem pengapian dengan platina dan jelaskan prinsip kerjanya.5. Jelaskan fungsi dinamo charger !

6. Dalam salah satu busi terdapat kode NGK PFR6J-11, jelaskan arti kode tsb !7. Jelaskan dua contoh alat untuk mengukur celah busi !

8. Jelaskan fungsi dan cara kerja busi !

9. Jelaskan perbedaan antara CDI dan TIS , mana yang lebih menguntungkan ?

10. Jelaskan cara penyetingan platina pada motor 4 selinder !

11. Sebuah motor bensin 4 tak mempunyai ukuran diameter dan langkah piston masing-masing 80 mm 100mm, berputar pada 5400 rpm dengan tekanan efektif 10 kg/cm2, efisiensi mekanik 65 % dan jumlah busi 4 buah, Hitunglah :

a. Tenaga motor (Hp)

b. Momen Putar poros engkol (Nm)

c. Massa bahan bakar setiap jam (kg/h)

d. Berapa kali terjadi pembakaran selama 1 jam

e. Kecepatan piston maksimum (m/det)

f. Kecepatan rata-rata bahan bakar masuk ke ruang bakar (m/det)

12. Lengkapilah Tabel Firing Order dari ke dua tabel dibawah !

BABVMOTOR DIESEL5.1 PENDAHULUAN

Tahun 1889 Rudolf Diesel dari Jerman menemukan motor berbahan bakar solar. Motor solar ini diberi nama motor Diesel dan tidak mempunyai busi. Proses pembakaran bahan bakar terjadi akibat kompressi yang menyebabkan tekanan dan tempratur tinggi. Adapun cara kerja motor ini dapat diuraikan sebagai berikut :Langkah Isap, katup isap terbuka piston bergerak dari TMA ke TMB mengisap udara

dan ada juga pemasukan udara dibantu dengan kompressor.Langkah Kompressi, kedua katup tertutup, piston bergerak dari TMB menuju TMA

mengkompressi udara sehingga tekanan dan tempratur meningkat.

Tekanan kompressi ini mencapai ( 35 - 42 kg/cm2 dan suhunya men- capai 500 o C. Akhir kompressi sekitar 15 22o engkol sebelum TMA , bahan bakar disemprotkan melalui nozle sehingga terjadi

pembakaran secara bertahap dalam waktu yang singkat menimbulkan tekanan dan tempratur meningkat secara tajam.

Langkah Ekspansi, kedua katup masih tertutup, terjadi langkah kerja, tekanan gas ha-

sil pembakaran mendorong piston bergerak dari TMA menuju TMB.

Langkah Buang, katub buang terbuka dan piston bergerak dari TMB menuju TMA

mendorong gas bekas keluar mesin.

Khususnya pada akhir kompressi, tekanan udara ruang bakar mencapai 40 kg/cm2, jadi tekanan penyemprotan bahan bakar harus lebih tinggi yang biasanya antara 80 500 kg/cm2 dalam selang waktu antara 30 40 o engkol. Semakin tinggi tekanan penyemprotan maka proses pengabutan semakin baik dan ini berpengaruh terhadap proses pembakaran. Waktu yang dibutuhkan mulai penyemprotan sampai terjadinya pembakaran disebut periode persiapan pembakaran yang nilainya tergantung pada beberapa faktor yaitu tekanan dan tempratur udara akhir kompressi, tingkat pengabutan dan perbandingan bahan bakar udara. Sesudah melampaui periode persiapan pembakaran maka bahan bakar akan terbakar dengan cepat seperti terlihat pada grafik berikut.

Gambar 28. Grafik Periode Pembakaran

Periode persiapan pembakaran diusahakan sesingkat mungkin dan ini dapat dicapai

dengan cara sebagai berikut :1. Menggunakan perbandingan kompressi yang relatif tinggi

2. Memperbesar tekanan dan tempratur udara masuk3. Memperbesar volume selinder guna mengurangi kerugian panas4. Waktu penyemprotan yang tepat yaitu antara 15 22o engkol sebelum TMA5. Mengatur perbandingan bahan bakar- udara yang sesuai6. Menggunakan jenis bahan bakar yang mempunyai setana tinggi.

7. Teknik penyemprotan guna mendapatkan derajat pengabutan yang baik

8. Menempatkan ujung nozle pada daerah tempratur yang tinggi.

Bahan bakar dengan bilangan setana tinggi menunjukkan kualitas bahan bakar tersebut. Bahan bakar komersiaal yang diperdagangkan untuk motor Diesel berkisar 35 55 yaitu hidrokarbon dengan struktur atom rantai lurus (C16H34).5.2 SISTEM SALURAN BAHAN BAKAR

Bahan bakar merupakan hal yang penting dalam proses menghasilkan tenaga motor.Jumlah dan waktu suplai bahan bakar ke ruang bakar harus sesuai dengan kebutuhan.

Untuk keperluan ini maka dibutuhkan sistem saluran bahan bakar yang umum dipakaipada motor Diesel adalah : a. Sistem pompa pribadi b. Sistem Distribusi c. Sitem Akumulator

Gambar 29. Sistem Saluran Bahan Bakar Motor Diesel1. Tanki berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan bakar dimana ukurannya disesuaikan dengan kapasitas mesin. Penempatan tanki yang baik adalah lebih tinggi dari posisi mesin guna mengurangi penggunaan daya pompa. Untuk kendaraan sangat baik bila diletakkan di depan mesin tapi mengingat keamanan biasanya diletakkan di belakang mesin.

2. Filter bahan bakar berfungsi untuk menyaring bahan bakar dari kotoran dan enda-

pan debu yang bercampur dengan solar. Kotoran yang terikut dalam aliran bahan bakar dapat menyumbat saluran dan juga menimbulkan keausan pada komponen pompa dan penyemprot yang akan mengganggu kerja motor. 3 Pompa penyalur berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar dari tanki ke pompa tekanan tinggi yang setiap saat harus terisi dengan bahan bakar. Tekanan aliran harus selalu lebih besar dari tekanan udara luar guna mencegah saluran supaya tidak masuk angin . 4. Pompa tekanan tinggi sering disebut Injection Pump, pompa ini adalah pompa plunyer yang dilengkapi dengan pengaturan kapasitas. Daya penggerak pompa diambil dari daya yang dihasilkan oleh mesin itu sendiri. Sistem pompa pribadi menggunakan satu pompa untuk setiap selindernya. Sistem Distribusi dan akumulator hanya menggunakan satu pompa tekanan tinggi untuk melayani semua nozle yang ada pada setiap selinder motor. Sistem Distribusi, pompa tersebut mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi masuk ke distributor. Distributor berfungsi membagi bahan bakar ke setiap nozle sesuai dengan urutan yang telah ditentukan. Distributor dilengkapi alat pengatur kapasitas yaitu batang pengatur (sleve) sedangkan akumulator tidak mempunyai sleve. Sistem akumulator, pompa mengalirkan bahan bakar ke dalam akumulator yang dilengkapi dengan katup pengatur tekanan. Apabila tekanan meningkat maka katup pengatur akan terbuka dan bahan bakar mengalir kembali ke saluran pompa tekanan tinggi. Dari akumulator bahan bakar masuk ke bagian pengatur kapasitas dan selanjutnya menuju nozle yang berfungsi untuk menyemprotkan bahan bakar ke dalam ruang bakar masing-masing selinder. Ke tiga sistem diatas mempunyai kelebihan dan kekurangan yang spesifik. Sistem pompa pribadi sangat baik dan kompak karena menggunakan satu pompa untuk setiap selinder akan tetapi konstruksi cukup besar dan mahal. Untuk menekan harga mahal maka dibuatlah sistem distribusi yang hanya menggunakan satu pompa lengkap dengan pengatur kapasitas. Karena hanya satu pompa maka kerjanya lebih berat sebab harus melayani sejumlah selinder sesuai kebutuhan. Ke dua sistem ini mengeluarkan tekanan dan kapasitas pompa kurang stabil tergantung pada posisi dan putaran poros motor.Untuk menjaga supaya kapasitas dan tekanan pompa dapat stabil maka dibuat sistem pompa yang dilengkapi akumulator. Fungsi akumulator mengatur jumlah dan tekanan bahan bakar yang keluar pompa dapat stabil dengan pengaturan katup atau sering disebut adjustable valve. Sistem akumulator biasanya digunakan pada motor Diesel berukuran besar dan putaran rendah. Khususnya motor Diesel stationer biasanya dilengkapi dengan governor yang berfungsi untuk menjaga supaya putaran poros berjalan secara stabil. 5.3 POMPA BAHAN BAKAR Umumnya motor Diesel dilengkapi dengan dua jenis pompa yaitu pompa tekanan rendah dan tekanan tinggi (Injection Pump). Pompa tekanan rendah ini berfungsi untuk mengisap bahan bakar melalui saringan dari tanki dan mengalirkannya ke ruang bahan bakar pada pompa injeksi. Selain itu juga biasanya ditambah dengan pompa tangan (manual) untuk memungkinkan pemompaan dengan tangan agar memudahkan pada waktu start dan sekali gus mengeluarkan udara pada saat tertentu. Adapun sketsa pompa tekanan rendah dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 30. Pompa MekanikModel pompa injeksi yang banyak digunakan adalah model Bosch yang sanggub memberikan sejumlah bahan bakar yang tepat untuk segala kondisi kerja mesin termasuk start, idling, peningkatan percepatan maupun pada keadaan beban berat. Fungsi pompa (injection pump) adalah memasukkan bahan bakar melalui nozle ke dalam ruang bahan bakar pada saat dan jumlah tertentu. Tekanan pompa ini harus lebih besar dari tekanan udara akhir kompressi sehingga sering disebut pompa tekanan tinggi. Konstruksi pompa biasanya berbentuk selinder yang didalamnya terdapat plunyer yang bergerak translasi oleh camshaft. Untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran bahan bakar ke dalam pompa maka konstruksi plunyer dibuat selinder yang terkelupas bagian kulit luarnya.

Gambar 31. Pompa Tekanan Tinggi (Injection Pump)

Pada saat mesin berputar stationer atau beban ringan maka bahan bakar masuk lewat saluran masuk dan gerak piston translasi vertikal sehingga lubang saluran masuk langsung tertutup oleh plunyer, jadi pemakaian bahan bakar sedikit. Bila dikehendaki meningkatkan percepatan atau beban berat maka sleve ditekan membuat piston bergerak vertikal sambil berputar sehingga saluran masuk tetap terbuka membuat penggunaan bahan bakar semakin banyak. Bila sleve ditekan terus maka pada akhir penekanan saluran buang terbuka dan bahan bakar mengalir keluar pompa.5.4 NOZLE (PENYEMPROT BAHAN BAKAR) Akhir langkah kompressi tekanan dan tempratur udara mencapai sekitar 40 kg/cm2 dan 550 o C. Pada saat ini bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar oleh nozle sehingga terjadi pembakaran. Fungsi nozle (pengabut) diharapkan dapat memasukkan sejumlah bahan bakar sesuai kebutuhan, mengabutkan bahan bakar dengan udara dan mendistribusikan bahan bakar secara merata ke seluruh ruang bakar supaya tercapai pembakaran secara sempurna. Makin tinggi tekanan penyemprotan maka kecepatanpun semakin meningkat dan ini sangat diperlukan untuk mendapatkan derajat pengabutan yang sempurna . Hubungan antara kecepatan dan tekanan dapat dirumuskan

C : Kecepatan penyemprotan m/det

Cp : Koefisien aliran g : grafitasi bumi m/det2

P : Perbedaan tekanan penyemprotan kg/cm2 bb : berat jenis bahan bakar kg/m3

Gambar 32. Nozle (Penyemprot Bhn Bakar)

Pada ujung nozle, lubang ditutup oleh katup dengan bantuan pegas pengatur tekanan. Bila bahan bakar ditekan dari pompa maka mengalir masuk ke dalam nozle, tekanan tinggi melawan tekanan pegas sehingga jarum terangkat dan lubang terbuka menimbulkan penyemprotan ke dalam ruang bakar. Kadang-kadang tekanan lebih ini membuat bahan bakar mengalir ke atas katub masuk keruang pegas dan selanjutnya mengalir keluar melalui saluran buang menuju tanki kembali.Jenis nozle yang banyak digunakan pada motor Diesel adalah nozle jarum dan pasak. Kabut bahan bakar yang keluar dari katup jarum berbentuk kerucut sedangkan dari katup pasak berbentuk selubung kerucut. Nozle jarum ada yang berlubang satu, dua dan tiga berdiameter ( 0,25 mm dan katup pasak berdiameter ( 3 mm. Model jarum biasanya digunakan pada motor Diesel dengan ruang bakar terbuka dan model pasak pada ruang bakar kamar muka.5.5 BENTUK RUANG BAKARRuang bakar adalah tempat proses pencampuran dan pembakaran bahan bakar. Bentuk konstruksi harus dibuat sedemikian rupa supaya proses pencampuran menghasilkan derajat pengabutan yang cepat dan merata. Jenis ruang bakar yang banyak digunakan adalah ruang bakar terbuka, kamar muka, turbulen dan Lanova.1. Ruang Bakar Terbuka

Tugas nozle adalah menyemprotkan, mengabutkan dan mendistribusikan bahan bakar ke seluruh ruang bakar dengan cepat dan merata. Untuk keperluan ini maka bentuk ruang bakar sangat berpengaruh terhadap kapasitas maupun proses pencampuran tersebut. Ruang bakar terbuka termasuk konstruksi yang paling sederhana dan banyak digunakan untuk motor Diesel kecepatan rendah, ekonomis dengan penggunaan bahan bakar spesifik 150 185 g/PS jam. Ruang bakar ini mempunyai bentuk kepala selinder seperti biasa pada motor bensin tetapi bagian atas piston dilengkungkan guna meningkatkan volume sisa dengan perbandingan kompressi (15. Bentuk ini mempunyai keuntungan anatara lain adalah: konstruksi sederhana, efisiensi thermal tinggi, pemakaian bahan bakar irit, mudah dihidupkan tanpa menggunakan alat pemijar (Glow Plug), cocok untuk motor bertenaga besar dan kecepatan rendah. Kelemahan bentuk ini antara lain adalah : peka terhadap mutu bahan bakar sehingga harus selalu memakai bahan bakar bermutu tinggi, tekanan penyemprotan tinggi ( 180 300 Kg/cm2 ), penyemprotan terpokus sehingga umur nozle lebih pendek dan sulit bekerja pada putaran tinggi.

Gambar 33. Ruang Bakar Terbuka2. Ruang Bakar Kamar Muka

Jenis ini mempunyai dua ruang yaitu ruang utama dan kamar muka. Kamar muka adalah ruang kecil disebelah ruang bakar utama yang volumenya ( 30 40 % dari volume sisa. Didalam ruang muka dipasang nozle dan lampu pijar (glow plug) dari bahan campuran nikel- chrome dan dialiri listrik sebesar 40 Ampere. Ruang utama dan