Diktad Motor Bakar

BAB IPENDAHULUAN

1.1 SEJARAH PERKEMBANGAN OTOMOTIF

Dua 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.

1

1

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 Konvensional

Mobil 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

2. MOBIL TENAGA LISTRIK

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

Gambar 2. Mobil dengan SPBU Listrik

Kehadiran 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

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

BMW X6 Active Hybrid 4400CC V8 407 PK 2010

Gambar 3. Mobil Hybrid

Perkembangan 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 Hybrid

4

1.2 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.

5

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 Hijau)

- 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 dengan lingkungan.

1.3 PENGERTIAN ENERGI DAN DAYA

Energi 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 // S

2. Energi Momen M = F x S (Nm) F S

3. Energi Ekinetik Ek = ½.m.V² (Nm) Nm = Joule

4. Energi Epotensial Ep = m . g . h (Nm)

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

6. Energi Ekalor Q = m.c.Δt (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/s²) h : tinggi (m)

c : kalor jenis (joule/kg.˚K) Δt : selisih suhu ( ˚K )

6

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 ¼ 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 watt

Dalam 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

7

1.4 PENGERTIAN DAN KLASIFIKASI MOTOR BAKAR

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. 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 (Mesin 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.

8

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 Oli

9

TUGAS 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 ?

10

BAB IIPRINSIP KERJA MOTOR BAKAR

2.1 NAMA DAN FUNGSI KOMPONEN MOTOR 4 LANGKAH

Gambar 7. Konstruksi Motor 4 Langkah

1. 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

11

11

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

12

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

13

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 oleh

rotor dan flywheel kemudian digunakan untuk menggerakkan piston pada langkah

isap-kompressi dan langkah buang.

14

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 :

15

1. LANGKAH ISAP

Piston 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 - 12˚engkol 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 :

16

- 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


- 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 oleh

rotor 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

17

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


- 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.

- * kelemahan Putaran tinggi

18

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.

19

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

20

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 LANGKAH

21

Prinsip 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 bakar

Titik b : Lubang saluran masuk/isap mulai tertutup, pemasukan bahan bakar berhenti

Titik 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 20˚engkol untuk motor 4 langkah

dan 96˚ engkol untuk motor 2 langkah

2.8 PERBANDINGAN DIAGRAM P-V SIKLUS OTTO & DIESEL

22

Mesin 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.

23

Gambar 16. Perbandingan Siklus Otto – Diesel

KETERANGAN

24

2.9 CONTOH PERMASALAHAN DAN PENYELESAIANNYA

1. 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 ½ x 60 = 30 kali

3. 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 = ½ x jlh putaran n dalam rps

25

5. 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 watt

26

TUGAS 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 detik

c. 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 !

27

BAB IIIEFISIENSI, 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

28

28

Dari siklus Otto dapat dijelaskan bahwa :

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

Titik 2 – 3 dan 4 – 1 terjadi Proses Isochoric V tetap berarti ΔV = 0

Titik 1 – 2 terjadi Proses Isentropic/Adiabatic dimana P, V ,T berubah Q = 0 dan

U2 < U1 sehingga ΔU = 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 ΔU = U4 – U3 = + W , (+W) artinya piston 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 :

29

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 katup

2. Waktu pembukaan dan penutupan katup tidak sekali gus berlangsung

3. Bahan bakar dan udara tidak murni berpengaruh terhadap kalor yang timbul

4. Adanya rambatan panas ke dinding selinder , pendingin dan pelumas.

5. Proses pembakaran memerlukan waktu dan terjadi pada perubahan volume

6. Adanya gesekan di setiap komponen logam maupun pelumas

7. Kehilangan energi akibat massa rotor dan langkah kompressi dan lainnya

30

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 Langkah

3.2 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

31

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)

32

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

33

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 8½ 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 11

4. 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

34

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 Bakar


35

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 ?

36

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 Ф = 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 Φ = 2.π. n R Sin Φ

R = ½. L = ½. . 0,1 = 0,05 m Cm = maksimum bila SinΦ = 1 Φ= 90o

Jadi Cm = 2. 3,14 . 4800. 0,05 . 1 = 1507,2 m/men = 25,12 m/det

c. Kecepatan Piston pada posisi engkol :

Ф = 0o Ct = 2.π. n R Sin 0o = 2. 3,14 . 4800. 0,05 . 0 : 60 = 0 m/det

Ф = 60o Ct = 2.π. n R Sin 60o = 2. 3,14 .4800. 0,05 . 0,87 : 60 = 21,9 m/det

Ф = 90o Ct = 2.π. 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 :

37

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 = ¼π . D2 . L . z

= ¼. 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.

38

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 BENSIN

39

4.1 PENDAHULUAN

Motor 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 BAKAR

Efisiensi 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.

40

40

Gambar 20. Sistem Saluran Bahan Bakar Bensin

2. 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.

41

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

42

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

43

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

44

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

45

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

46

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.

47

Gambar 25. Konstruksi Busi

Gambar 26. Distribusi Panas pada Busi

48

Batas 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 Busi

49


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 yang ditimbulkan oleh busi.

2. Jelaskan 5 komponen yang dilalui oleh bensin sampai ke ruang bakar !

Jawab : Komponen yang dilalui bahan bakar adalah Tanki, filter, pompa, karbu –

rator dan katup.

3. Jelaskan secara singkat tentang karburator Varajet

Jawab : 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.

50

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 !

51

BABVMOTOR DIESEL

5.1 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

52

52

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 masuk

3. Memperbesar volume selinder guna mengurangi kerugian panas

4. Waktu penyemprotan yang tepat yaitu antara 15 – 22o engkol sebelum TMA

5. Mengatur perbandingan bahan bakar- udara yang sesuai

6. 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).

53

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 dipakai

pada motor Diesel adalah :

a. Sistem pompa pribadi b. Sistem Distribusi c. Sitem Akumulator

Gambar 29. Sistem Saluran Bahan Bakar Motor Diesel

54

1. Tanki berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan bakar dimana ukurannya dise

suaikan 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

55

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 Mekanik

56

Model 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.

57

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

ΔP : Perbedaan tekanan penyemprotan kg/cm2

Ƴbb : 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

58

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 BAKAR

Ruang 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

59

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 Terbuka

2. 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 kamar muka terhubung oleh saluran yang relatif sempit.

Menjelang akhir langkah kompressi yaitu 25 – 35 o engkol sebelum TMA bahan

bakar disemprotkan ke dalam kamar muka dan tidak langsung terbakar dengan

sempurna karena udara di dalam tidak cukup atau terbatas. Akan tetapi semburan

bahan bakar itu secara cepat mengalir ke ruang utama sehingga terjadi pengabutan

kedua dan terjadi proses pembakaran dengan sempurna yang menimbulkan

tekanan dan tempratur tinggi sebagai sumber tenaga motor. Jenis ini tidak

memerlukan penyemprot tekanan tinggi sehingga banyak menggunakan nozle

pasak bertekanan rendah sekitar 85 – 140 kg/cm2, perbandingan kompressi 16

– 17 dan penggunaan bahan bakar spesifik antara 190 – 220 gram/Psjam.

Keuntungan jenis ini adalah : dapat menggunakan bahan bakar dari berbagai

mutu, tekanan injeksi lebih rendah sehingga harga bahan bakar dan nozle murah.

Kerugian jenis ini antara lain adalah : konstruksi kepala selinder lebih rumit,

harus menggunakan Glow Plug dan pemakaian bahan bakar lebih boros.

60

Gambar 34. Ruang Bakar Bantu

3. Ruang Bakar Turbulen

Jenis ini hampir sama dengan ruang bakar kamar muka tetapi posisi nozle

diletakkan ke arah samping sehingga hasil semprotannya menimbulkan pusaran

yang dapat meningkatkan derajat pengabutan yang lebih baik. Volume ruang

turbulen sekitar 80 – 90 % dari volume sisa dan dihubungkan dengan ruang utama

oleh saluran yang lebih lapang sehingga proses pembakaran dapat terjadi lebih

cepat dan merata. Dalam ruang turbulen dipasang nozle pasak bertekanan 80 –

140 kg/cm2 dan alat pemanas guna membantu proses pembakaran awal.

Keuntungan jenis ini adalah : dapat digunakan untuk motor Diesel putaran tinggi,

penggunaan nozle lebih awet, suara lebih lembut dan proses pembakaran lebih

cepat dan merata. Kerugian jenis ini adalah : konstruksi selinder lebih rumit, harus

menggunakan alat pemanas, penggunaan bahan bakar spesifik lebih besar yaitu

185 – 210 kg/Psjam.

4. Ruang Bakar Lanova

61

Prinsip kerja motor Diesel jenis ini hampir sama dengan prinsip kerja dengan

ruang bakar kamar muka. Perbedaan utama terletak pada posisi letak nozle yang

ditempatkan diluar ruang utama pada ruang Lanova. Ujung nozle berhadapan

dengan lubang ruang lanova denganjarak tertentu. Sekitar 60 % bahan bakar

disemprotkan dalam ruang lanova yang bervolume 10 % dari volume sisa.

Mendekati akhir langkah kompressi bahan bakar disemprotkan ke pusaran udara

dalam ruang lanova dan menyembur ke ruang utama sehingga proses pembakaran

pertama terjadi di ruang utama, sedangkan penyemprotan bahan bakar pada ruang

lanova masih berlangsung dalam waktu yang sama. Karena hal ini maka

semburan bahan bakar dari ruang lanova menuju ruang utama berjalan dengan

cepat sehingga terjadi proses pembakaran bahan bakar yang hasilnya

menimbulkan tekanan dan tempratur yang berguna untuk mendorong piston. Jenis

nozle yang digunakan adalah nozle pasak bertekanan 125 – 130 kg/cm2 dengan

perbandingan kompressi 13 – 15. Penggunaan ruang lanova sangat

menguntungkan terutama pada motor Diesel yang bekerja pada beraneka ragam

kecepatan termasuk kecepatan tinggi. Diantara ke empat jenis ruang bakar ini,

motor Diesel dengan ruang bakar terbuka adalah yang paling hemat, tetapi dari

kehalusan proses pembakarannya sangat kasar karena memerlukan tekanan

penyemprotan yang tinggi.

Gambar 35. Ruang Bakar Lanova

5.6 KEBAIKAN DAN KEBURUKAN MOTOR DIESEL DIBANDING BENSIN

62

1. KEBAIKANNYA

a. Hemat dalam pemakaian bahan bakar, efisiensi thermal lebih besar

b. Tenaga lebih besar dan gangguan kerjalebih cedikit

c. Kemungkinan dapat menggunakan bahan bakaryang sejenis

d. Pelayanan lebih mudah, hemat biaya operasi

e. Daya dan waktu operasi lebih tahan lama

2. KEBURUKANNYA

a. Getaran dan suara lebih besar dan gaduh karena tekanan kerja besar

b. Bahan konstruksi harus lebih kuat sehingga lebih mahal

c. Memerlukan pemeliharan injection pump dan nozle yang lebih serius

d. Memerlukan kapasitas batere yang lebih besar guna start awal

e. Kurang efisien untuk daya yang kecil.


63

1. Mengapa motor berbahan bakar solar disebut motor Diesel ?

Jawab : Tahun 1889 Rudolf Diesel menemukan motor berbahan bakar solar, motor ini

diberi nama sesuai dengan nama penemunya yaitu Diesel sehingga disebut

motor Diesel.

2. Motor Diesel tidak mempunyai busi, jadi bagaimana terjadinya proses pembakaran

bahan bakar dalam ruang bakar?

Jawab : Langkah Kompressi, kedua katup tertutup, piston bergerak dari TMB

menuju TMA mengkompressi udara sehingga tekanan dan tempratur

meningkat mencapai sekitar 35 sampai 42 kg/cm2 dan 500 o C. Akhir

kompressi sekitar 15 – 22o engkol sebelum TMA, bahan bakar disem-

protkan oleh nozle ke dalam ruang bakar sehingga terjadi pembakaran

bahan bakar secara merata dan menghasilkan tekanan dan daya dorong

terhadap piston.

3. Jelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi periode persiapan pembakaran?

Jawab : faktor-faktor yang berpengaruh adalah tekanan dan tempratur udara

akhir kompressi, tekanan penyemprotan yang terkait dengan derajat

pengabutan dan perbandingan bahan bakar – udara maupun bentuk

kontruksi ruang bakar.

4. Jelaskan secara singkat 3 sistem saluran bahan bakar pada motor Diesel ?

Jawab : a. Sistem Pompa Pribadi yaitu setiap selinder mesin dilayani oleh satu

Injection Pump sehingga praktis dalam pengoperasiannya.

b. Sistem Distribusi, hanya mempunyai satu injection pump. Pompa tsb

mengalirkan bahan bakar bertekanan tinggi masuk ke distributor yang

berfungsi membagi bahan bakar ke setiap mesin sesuai dengan urutan

yang telah ditentukan.

c.Sistem akumulator, mempunyai satu pompa yang berfungsi untuk

mengalirkan bahan bakar ke dalam akumulator yang dilengkapi dengan

katup pengatur tekanan.

5. Jelaskan 2 jenis dan fungsi pompa bahan bakar yang dipakaipada motor Diesel !

64

Jawab : a. Pompa tekanan rendah berfungsi untuk mengisap bahan bakar dari

Tanki melalui saringan dan mensuplai ke injection pump.

b. Pompa tekanan tinggi (Injection Pump) berfungsi untuk meningkatkan

tekanan guna penyemprotan bahan bakar ke dalam ruang bakar yang

mempunyai tekanan kerja sekitar 42 kg/cm2 pada akhir kompressi.

6. Sebuah mesin mempunyai periode penyemprotan bahan bakar 30o engkol pada

putaran 1500 rpm, berapa lama waktu penyemprotannya ?

Jawab : Waktu t = (30/360) x (60/1500) = 3,3 milidetik

7. Sebuah motor diesel 4 tak dengan 6 selinder berputar pada 3600 rpm, berapa kali

terjadi penyemprotan bahan bakar setiap detiknya?

Jawab : Putaran n = 3600 rpm = 60 rps

Setiap 1 detik terjadi 60 x putaran engkol = 30 cycle untuk 4 tak

Setiap cicles terjadi 6 x penyemprotan untuk 6 selinder

Jadi setiap detik terjadi penyemprotan 30 x 6 = 180 kali

8. Tekanan udara akhir kompressi dalam ruang bakar suatu motor diesel 40 kg/cm2

sedangkan tekanan penyemprotan solar yang bermassa jenis 0,8 kg/liter adalah

200 kg/cm2. Berapakah kecepatan solar masuk keruang bakar bila koefisien

kecepatan aliran 0,8 ?

Jawab :

ΔP = 200 – 40 = 160 kg/cm2 = 1,6 . 106 kg/m2 gravitasi = 9,8 m/det2

Berat jenis solar = 0,8 kg/ltr = 800 kg/m3

C = 0,8 ( 2 . 9,81 . 1,6.106 / 800 )½ = 158,5 m/det = 570,5 km/jam

Jadi kecepatan solar masuk ruang bakar = 158,5 m/det

TUGAS 5.

65

1. Jelaskan 5 perbedaan konstruksi Motor Bensin dan Diesel !

2. Jelaskan keuntungan dan kerugian motor Diesel dibanding motor Bensin !

3. Jelaskan prinsip kerja Motor Diesel !

4. Gambar dan jelaskan secara singkat perbedaan diagram P-V motor Bensin

dan motor Diesel !

5. Gambar dan jelaskan sistem saluran bahan bakar motor Diesel !

6. Jelaskan jenis-jenis nozle dan prinsip kerjanya !

7. Gambar dan jelaskan prinsip kerja dari injection pump !

8. Tekanan akhir kompressi dalam ruang bakar motor Diesel 50 kg/cm2,

koefisien aliran 0,75 dan massa jenis solar 800 kg/m3, berapakah tekanan pompa

supaya kecepatan semprotan bahan bakar bisa mencapai 200 m/det ?

9. Perhatikan gambar nozle secara seksama, bagaimana cara meningkatkan tekanan

kerja nozle tersebut ?

10. Sering ditemukan kendaran bermesin Diesel mogok karena masuk angin, apa

penyebab dan cara menanggulangi hal tersebut ?

11. Mengapa motor Diesel kebanyakan tidak diizinkan menstart langsung, jelaskan

komponen apa yang terkait dengan hal tersebut ?

12. Dalam kapasitas selinder yang sama, tekanan hasil pembakaran solar > bensin, tapi

tenaga motor bensin lebih besar dari Diesel, mengapa hal tersebut dapat terjadi ?

66

DAFTAR PUSTAKA

Aren BPM, Berenschot H, MOTOR BENSIN , Penerbit Erlangga,

Jakarta , Agustus 1980.

Eka Jogaswara, PENGGUNAAN PERALATAN MEKANIK INDUSTRI,

Penerbit Armico Bandung, 18 Maret 2000

Daryanto Drs, DASAR-DASAR TEKNIK MOBIL, Penerbit Bumi Aksara

Jakarta, 2003

KatsuoAkishino, PRESENT AND FUTURE OF DIRECT INJECTION

S1 ENGINES, Mitsubishi Motors Corporation, 2000.

Wiranto Arismunandar, PENGGERAK MULA MOTOR BAKAR TORAK

Penerbit ITB Bandung , edisi kelima, 2002

Wiranto Arismunandar Prof.Dr., KoichiTsuda, MOTOR DIESEL PUTARAN

TINGGI , Penerbit PT Pradnya Paramita cet.. 10

Jakarta , 2004

Wegie Ruslan , KENDARAAN HEMAT ENERGI , Penerbit Universitas

Atma-Jaya, Jakarta , 22 April 2009

67

67

Diktad Motor Bakar

Documents

Transcript of Diktad Motor Bakar