BAB I PENDAHULUAN

a. Latar Belakang

Perkembangan teknologi dewasa ini tidak hanya terpaku pada kegiatan

industri, dengan adanya perkembangan teknologi bidang pertanian pun terbantu

dalam hal efisiensi waktu dan tenaga. Dengan adanya perkembangan teknologi

turut memicu perkembangan mekanisasi pertanian. Banyak alat-alat yang

dikembangkan dalam upaya membantu petani dalam pengolahan pertanian. Untuk

menggerakan alat-alat tersebut digunakan motor penggerak, salah satunya adalah

motor bakar internal.

Untuk menghasilkan suatu motor bakar dengan efisiensi tinggi maka

perbaikan dalam berbagai sistem yang berkaitan dengan kinerja motor pun

dilakukan, salah satunya adalah perbaikan dalam sistem penyaringan udara (air

cleaner). Air cleaner bukanlah sistem yang utama dalam kinerja motor bakar,

akan tetapi sistem ini akan berpengaruh terhadap kinerja dan usia operasi suatu

motor.

Mengatahui jenis dan cara kerja dari sistem penyaringan akan membantu

dalam proses perawatan dan perbaikan dari sistem ini. Selain itu latar belakang

sebagai salah seorang agriculture engineer menuntut penyusun untuk belajar serta

mengetahui mengenai sistem-sistem yang terdapat pada motor bakar dan salah

satu dari sistem tersebut adalah sistem pemasukan udara, dimana pada sistem ini

terdapat penyaring udara (Air Cleaner).

b. Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah untuk mengetahui sistem

penyaringan dalam motor bakar internal serta mengetahui mekanisme kerja dan

perawatan dari masing-masing tipe sistem penyaringan.

1

c. Tinjauan Pustaka

Dalam sebuah motor suatu sistem pemasukan udara penting adanya, sistem

pemasukan udara didefinisikan sebagai gabungan keseluruhan dari alat yang

berfungsi untuk menyediakan udara pada silinder mesin. Selain untuk

menyediakan udara, sistem pemasukan ini juga dapat berfungsi sebagai:

1. Pembersih udara masuk,

2. Peredam kebisingan,

3. Penyedia udara untuk pengisian lanjut, dan

4. Penyedia udara bilas dalam mesin dua langkah.

Sistem pemasukan udara yang lengkap terdiri dari beberapa bagian yaitu,

1. Pembersih udara (air cleaner)

2. Peredam pemasukan udara,

3. Penghembus untuk pengisian lanjut atau pembilasan,

4. Pendingin udara untuk udara pengisian lanjut,

5. Pemipaan yang menghubungkan saringan udara, penghembus, dan

pendingin udara dengan tangki penekan masukan udara, dan

6. Tanki penekan pemasukan udara.

Saringan udara (air cleaner) berfungsi untuk membersihkan udara dari debu,

pasir, dan benda asing lainnya selama periode hisap. Jika pembersih udara tidak

bekerja secara optimal akan menyebabkan terjadinya katup kotor dan terjadinya

keausan pada silinder dan cincin torak. Terdapat tiga kelas penyaringan pada

mesin diesel yaitu penyaringan kering, penyaringan tabrakan dan penyaringan bak

minyak atau penyaringan basah (V. L. Maleev, 1995).

Seiring dengan perkembangannya filter atau penyaring udara (air cleaner)

mengalami modifikasi, modifikasi ini dilakukan agar sistem air cleaner ini dapat

bekerja secara optimal dengan tingkat efisiensi yang tinggi. Salah satu dari jenis

filter yang berkembang dalam dunia otomotif adalah Automative air filter. Bagian

ini memiliki fungsi utama sebagai penyaring (filter) pada saat udara masuk ke

dalam silinder dalam langkah hisap. Penyaringan pada bahan bakar dimaksudkan

agar debu ataupun partikel lain tidak dapat memasuki silinder. Masuknya debu

2

atau partikel pengganggu akan menyebabkan ketidak sempurnaan pada proses

pembakaran, sehingga akan menimbulkan detonasi. Adanya detonasi merupakan

salah satu penyebab terjadinya turun mesin, meningkatkan polusi udara, dan

naiknya tingkat kebisingan (noise). Selain itu aliran udara yang memasuki ruang

bakar akan mempengaruhi homogenitas campuran bahan bakar yang akan

mempengaruhi kinerja pembakaran (Andreas A. 2005).

Pembakaran sendiri didefinisikan sebagai kombinasi kimiawi antara oksigen

(O2) dengan senyawa lain yang mudah terbakar dari bahan bakar (combustible).

Pada pembakaran yang baik, semua unsur panas dapat terbebaskan dari reaksi dan

terjadi secara eksothermal atau menghasilkan energi. Pembakaran secara

sempurna karbon dan hidrogen digambarkan dalam reaksi sebagai berikut:

C + O2 CO2 + 7840 kkal/kg

2H2 + O2 2H2O +33970 kkal/kg

(Djokosetyardjo, 1989)

Peristiwa pembakaran tersebut merupakan peristiwa oksidasi dimana bilangan

oksidasi dari molekul pada reaktan akan mengalami peningkatan pada produk.

Oksigen yang digunakan dalam proses tersebut diperoleh dari hembusan udara

yang dihisap oleh katup. Penghisapan udara oleh katup tentunya selaian unsur

oksigen akan terbawa juga unsur lainnya yang tidak diperlukan dalam proses

pembakaran.

Partikel tersebut dapat menghambat kinerja mesin karena akan menyumbat

saluran pembuangan dan akan menyebabkan kurangnya homogenitas dari bahan

bakar dengan udara. Adanya masalah tersebut diatasi dengan penggunaan air filter

yang akan menyaring udara sebelum masuk ke ruang pembakaran.

Istilah penyaring udara lebih dikenal dengan air cleaner, definisinya adalah

komponen dari sebuah motor yang berfungsi untuk menyaring atau membersihkan

udara yang dihisap ke dalam silinder pada saat langkah hisap (Direktorat

Pendidikan Menengah Kejuruan, 2003).

Untuk dapat berfungsi secara optimal, maka harus diperhatikan syarat-syarat

dari penyaringan. Syarat-syarat tersebut adalah:

3

1. Memiliki efisiensi yang tinggi dalam membersihkan udara pada semua tingkat

kecepatan motor dan pada setiap kondisi operasi.

2. Tidak membatasi aliran udara yang masuk.

3. Perawatan dan penyetelannya mudah dan tidak perlu dilakukan secara intensif.

4. Harus kompak, kuat, ringan sehingga tidak mengganggu kinerja motor.

Selain empat syarat tadi, dalam pemilihan saringan perlu diperhatikan ukuan

dari penyaring. Filter yang digunakan harus sebanding dengan ukuran mesin yang

digunakan. Jika filter yang digunakan terlalu kecil maka akan menghambat

pemasukan udara, kondisi ini bisa menyebabkan oli kotor (pada penyaring tipe oil

bath) masuk ke ruang pembakaran. Sedangkan jika ukurannya terlalu besar akan

menambah beban motor sehingga energi yang digunakan tidak efisien (Frans J.

Daywin et.al. 1990).

d. Perumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan penyaringan udara?

2. Apa saja tipe-tipe penyaringan?

3. Bagaimana prinsip kerja dan perawatannya?

e. Metode Pengumpulan Data

Dalam penyusunan makalah ini dilakukan studi literatur untuk mendapatkan

data yang kompatibel dengan tema makalah yang kami dapat, baik itu dari

perpustakaan ataupun melalui internet.

4

BAB IIPEMBAHASAN

a. Penyaring Udara (Air Cleaner)

Sistem penyaringan udara identik dengan sistem pemasukan udara (air intake

system), sistem ini merupakan rangkaian dari alat-alat yang berfungsi untuk

menyediakan udara yang masuk kedalam silinder. Salah satu bagian dalam sistem

ini adalah air cleaner yang berfungsi untuk membersihkan udara yang akan

memasuki ruang pembakaran.

Gambar I. Filter Udara.

Syarat yang harus diperhatikan dalam air cleaner adalah:

1. Memiliki tahan kecil pada lintasan udara agar tidak menurunkan efisiensi

volumetris dari mesin.

2. Efisiensi tinggi, yaitu penyaring harus mampu menahan debu dan terjaminnya

desain dari penyaring.

3. Pembersihannya mudah.

4. Kemampuan untuk beroperasi tanpa pengawasan terus menerus atau waktu

pembersihannya tidak terlalu sering.

5. Kecil dan ringkas.

6. Biaya awal dan biaya operasi tidak terlalu mahal.

Sistem pembersih udara selain berfungsi untuk membersihkan udara juga

dapat berfungsi sebagai peredam kebisingan akibat masuknya udara pada katup.

Dalam fungsinya sebagai peredam, air cleaner ini dirangkaikan dengan peredam

pemasukan. Rangkaian gambar penyaring udara dan peredam pemasukan

digambarkan seperti berikut:

5

Gambar 2. Gabungan pembersih udara dengan peredam pemasukan.

Dengan adanya gabungan antara keduanya tingkat kebisingan dapat ditekan

dan dapat menghindari terjadinya proses pembakaran yang tak sempurna, dimana

pada pembakaran ini menghasilkan gas buangan berupa CO yang akan berbahaya

bagi makhluk hidup.

b. Tipe Penyaring Udara, Cara Kerja dan Perawatannya

Pemilihan tipe saringan udara pada motor harus disesuaikan dengan kondisi

lingkungan dan ukuran dari instalasi motor. Jenis atau tipe saringan udara untuk

suatu motor diesel, terdiri dari tipe saringan kering, tabrakan dan saringan basah

(saringan bak minyak).

1. Dry Filter (saringan kering)

Penyaring tipe ini merupakan tipe penyaring yang pertama kali

dikembangkan. Alat ini terdiri dari tabung flat logam dengan lubang pemasukan

di atas atau di bawah, sdangkan lubang pengeluaran berada di bagian atas

dihubungkan dengan karburator. Lapisan serat atau wol pembersih ditempatkan

pada sekat tabung, bagian ini berfungsi sebagai penyaring debu ataupun kotoran

yang masuk bersamaan dengan udara. Penggunaan sistem ini tidak terlalu efisien

karena saringan harus sering dibersihkan dan diganti serta menghambat suplay

udara dalam proses pembakaran.

6

Berikut desain dari dry filter:

Gambar 3. Desain dry cleaner serta pembersihannya dengan semburan udara.

Desain penyaringan dari tipe ini berbentuk bintang dengan rangka kawat yang

ditutup dengan felt. Alat ini diselubungi oleh silinder dengan kisi-kisi yang

berfungsi sebagai lubang masuk udara. Kisi ini diikatkan pada pipa hisap oleh

baut dengan mur sayap. Alat ini terdiri dari sebuah kotak dengan 20 unit

penampung yang mampu menampung sekitar 250 feet per kubik tiap menitnya,

sehingga kapasitas total dari penampung ini mencapai 5000 feet kubik per menit.

Penyaring ini akan beroperasi optimal jka dioperasikan pada mesin diesel dengan

tenaga 2500 daya kuda (dk) atau horse power (hp).

Prinsip kerja dari alat ini adalah penyaringan udara dengan kain ataupun spon

yang terpasang pada motor. Udara yang mengalir sebelum masuk ke karbuarator

akan melalui filter ini, sehingga kotoran yang terbawa akan tertahan pada lapisan

filter yang berupa spons ataupun kain, udara bersih hasil penyaringan tersebut

kemudian dialirkan ke ruang bakar (karburator).

Pembersihan saringan dilakukan dengan cara menyambungkan selang udara

pada puncak baut pusat yang berongga yang menghubungkan dengan rongga pada

sisi bintang saringan. Dengan memutar baut secara perlahan sambil dilakukan

penghembusan udara maka kotoran yang menempel akan terlepas.

2. Saringan tabrakan (Impingement)/ tipe inersia

Saringan ini akan bekerja optimal pada diesel dengan ukuran besar. Saringan

ini biasanya terdiri dari rangka yang diikatkan pada peti. Udara masuk melalui

peti tersebut untuk kemudian masuk ke dalam mesin. Pada peti tersebut terdapat

7

penyaring berupa wol baja ataupun bahan sejenisnya yang dilapisi oleh minyak

penangkap debu (minyak yang tidak menguap sehingga debu yang masuk akan

menempel pada miyak tersebut). Satu unit peti dalam penyaring ini berukuran 22

x 22 x 14 in, dengan kapasitas sekitar 150 feet kubik tiap menit pada mesin empat

langkah dengan daya 60 hp, untuk unit yang sama jika digunakan pada mesin

empat langkah dengan enam silinder maka kapasitasnya akan menjadi 800 feet

kubik tiap menitnya hal ini terjadi karena pada mesin empat langkah enam silinder

aliran udaranya lebuh seragam. Berikut gambar dari kotak penyaring udara tipe

inersia,

Gambar 4. Saringan udara tipe inersia.

Biasanya penyaring udara tipe ini dirangkaikan dengan oil bath air cleaner ,

tipe inersia ini digunakan sebagai pra-cleaner. Udara masuk kotak penyaring tipe

ini untuk dibersihkan pada tahap awal, kemudian masuk pada ruang bak minyak

untuk mengalami pembersihan lebih lanjut. Mekanisme kerja dari tipe penyaring

ini adalah pemecahan udara pada setiap peti yang telah dilengkapi dengan minyak

perekat (minyak yang tidak menguap) sehingga debu yang memiliki berat jenis

lebih besar dari udara akan terlempar dan menempel pada dinding wol baja.

Proses penyaringan ini terdiri dari dua belas sampai delapan belas kali

penyaringan.

Jika saringan telah kotor maka selnya harus dibersihkan dengan cara melepas

sel saringan dari rangkanya dan dicelupkan pada larutan panas soda pencuci

dengan tujuan untuk membersihkan debu dan melepaskan minyak perekat pada

dinding sel penyaring. Setelah bersih sel tersebut dicelupkan kembali pada

minyak perekat, pembersihan biasanya dilakukan dalam jangka empat sampai dua

8

belas minggu. Untuk mencegah korosi dapat digunakan cairan timah, dan dilapisi

dengan email.

3. Tipe saringan terendam minyak (Oil Bath Air Cleaner)

Gambar 5. Tipe saringan terendam minyak.

Saringan tipe ini terdiri dari tangki yang berisi minyak, bagian atas dari

minyak ditutupi oleh elemen pengayak. Di atas elemen ini terpasang terpasang

wol baja. Mekanisme kerja dari penyaring tipe ini adalah penyaringan udara

atmosfer akan melewati minyak yang berada di lapisan bawah tangki. Dengan

masuknya udara pada bagian minyak maka minyak akan terdesak ke atas

mendekati elemen ayakan. Minyak yang mendekati elemen ini dikembalikan

secara mendadak sehingga debu yang terbawa dari atmosfer akan terlempar ke

alas mangkok. Udara tersebut akan terus mengalami pencucian selama melewati

mangkok pembilasan.

Tidak semua minyak dikembalikan pada tanki minyak setelah proses

pendesakan. Minyak yang kembali pada tanki minyak jika didiamkan akan

mengendapkan debu yang sebelumnya sempat menyentuh minyak tersebut.

Pembersihan udara dilakukan pada mangkok minyak dan ayakan bawah, sehingga

ayakan atas akan tetap bersih. Mengalirnya udara pada saat memasuki ayakan

membantu pembersihan ayakan, karena udara tersebut mengalir menuju sisi luar

dari saringan.

Sedangkan untuk pemeliharaan dari penyaring udara perlu dilakukan

pemeriksaan setiap hari. Caranya adalah dengan melepaskan mangkuk minyak

9

untuk kemudian membuang minyak yang sudah tercampur dengan kotoran yang

mengandap. Indikator dari kotornya penyaring dapat dilihat dari tinggi endapan

pada mangkok penampungan atau dapat dilihat dari kekentalan minyak.

Berikut gambar skematis penyaringan udara tipe saringan bak minyak yang

dirangkaikan dengan tipe inersia:

Gambar 6. Proses pembersihan udara pada tipe minyak.

Pertimbangan ukuran saringan pada tipe ini akan sangat mempengaruhi

kinerja dan efisiensi dari mesin. Ukuran penyaring yang digunakan harus

sebanding denga ukuran mesin. Jika ukuran penyaring terlalu besar maka efisiensi

mesin tidak akan maksimal. Penggunaan ukuran saringan yang terlalu besar pada

mesin dengan daya motor rendah akan semakin menghambat kinerja mesin,

karena efisiensi pembersihan udara dari tipe ini bergantung pada kecepatan udara

yang menghembuskan oli pada filter screen (elemen penyaring). Fungsi penyaring

udara akan lebih maksimum jika penyaring berukuran kecil namun tidak

menghambat oli masuk ke dalam motor.

Untuk memaksimalkan fungsi penyaringan pada tipe ini perlu diperhatikan

hal-hal sebagai berikut:

- Tinggi permukaan oli, usahakan agar permukaan oli selalu tepat pada batas

yang ditetapkan setiap waktu.

- Viscositas oli, dianjurkan untuk menggunakan oli dengan kekentalan yang

sesuai dengan mesin yang digunakan. Biasanya produsen motor

memberikan rekomendasi oli yang sesuai dengan mesin.

10

- Pembersihan, membuka mangkuk oli dan membersihkan debu dan kotorannya

maupun air secara periodik akan memelihara usia motor. Selain itu

membersihkan pipa masukan sangat dianjurkan karena pada pipa

tersebut terdapat kotoran atau debu yang megandap.

- Pengecekan saringan, mengecek elemen saringan sesering mungkin akan

membantu dalam pemeliharaan motor untuk hasil lebih baik

pembersihan dengan menggunakan minyak tanah dianjurkan.

- Pengecekan instalasi, mengecek sambungan antara pembersih udara dan

karburator perlu dilakukan untuk mengantisipasi kebocoran.

11

BAB IIIPENUTUP

a. Kesimpulan

Sistem pemasukan udara adalah gabungan dari keseluruhan sistem yang

berfungsi dalam menyediakan udara untuk proses pembakaran. Sistem ini terdiri

dari bagian-bagian penting yang akan berpengaruh pada proses pembakaran, salah

satu diantara bagian tersebut adalah pembersih udara (air cleaner). Pembersih

berfungsi untuk membersihkan udara yang akan memasuki ruang pembakaran,

sehingga pross pembakarannya sempurna dan juga untuk mengurangi tingkat

kebisingan akibat dari masuknya udara pada ruang pembakaran.

Terdapat tiga tipe sistem pembersih udara pada mesin diesel, yaitu:

1. Dry cleaner ( penyaring udara tipe kering)

Desain dari alat ini berbentuk rangka bintang dari kawat dengan kisi-kisi

yang berfungsii untuk penyaringan udara. Alat ini bekerja berdasarkan

perbedaan berat jenis dari suatu partikel. Pada saat udara masuk diputar,

maka secara langsung udara akan diputar dengan kecepatan tertentu,

sehingga partikel dengan berat jenis yang lebih besar akan terlempar

keluar dan tidak dibawa ke ruang pembakaran. Alat ini akan bekerja

optimal jka dipasangkan pada motor diesel dengan daya 2500 dk.

2. Tipe inersia

Pembersih udara tipe ini biasanya dirangkaikan dengan tipe oli bak, pada

alat ini terdapat sebuah wol baja yang telah dilumuri oleh minyak perekat

(minyak yang tidak menguap) sehingga pengotor yang masuk ke dalam

sistem ini akan menempel pada dinding yang telah dilumuri oleh minyak

perekat. Untuk perawatannya, jika sel penyaring sudah kotor maka harus

diambil dan dibersihkan dengan mengguanakana soda cair, tujuannya

adalah untuk menghilangkan minyak yang menempel pada sel penyaring.

Terlepasnya minyak tersebut secara otomatis akan membersihkan kotoran

yang menyatu dengan minyak tersebut.

12

3. Tipe oli bak

Tipe ini bekerja membersihakan udara dengan cara mendesk partikel

pengotor akibat dari adanya beda berat jenis. Partikel dengan berat jenis

lebih besar akan diendapkan pada permukaan bak. Untuk perawatan

ayakan tidak harus dilakukan secara intensif, namun untuk bak penampung

(penyaring) harus dilakukan pengecekan secara intensif. Pembersihan pada

mangkuk pengendapan harus segera dilakukan jika debua atau pengotor

yang mengandap tingginya sudah setengah dari batas maksimum.

b. Saran

13