Di Buat Oleh : F E B R I I R AWA N T O X MO 2 08

Sekolah Menengah Kejuruan Negeri 1 Purwosari Kabupaten Pasuruan Ta h u n A j a r a n 2 0 0 8 2 0 0 9

Otomotif sangat berperan penting dalam kehidupan kita, perkembangan otomotif yang semakin pesat memudakan kita dalam hal transportasi. Hal tersebut tak lepas pula dari sejarah otomotif dan prinsip kerjanya.

Makalah ini merangkum dan menjelaskan

tentang sejarah

otomotif, khususnya tentang sejarah mesin bensin 4 langkah 4 s i l i n d e r, j u g a t e n t a n g p r i n s i p k e r j a m o t o r 4 l a n g k a h 4 s i l i n d e r dan di akhir bab makalah ini menjelaskan tentang

perkembangan mesin (teknologi).

Kami menyadari sangat banyak sekali kekurangan dalam pembuatan baik penuyajian makalah ini oleh karena itu saran maupun kritik yang membangun dari para penguna makalah ini akan kami terimah dengan senag hati demi penyempurnaan dan pembuatan makalah makalah berikutnya.

Judul ................................................................ 1 Kata Pengantar .................................................. 2 Daftar Isi .......................................................... 3 Bab 1 Sejarah Mesin Bnsin ..................................... bab 2 Prinsip Kerja ............................................... Bab 3 Te k n o l o g i ................................................... 13 - 18 19 9 - 12 4 8

Daftar Pustaka ...............................................

Bab 1

Sejarah Karl BenzMobil dengan bahan bakar bensin

Karl Friedrich Benz adalahsarjana dari Jerman yang dikenal sebagai penemu dari mobil dengan bahan bakar bensin (ga zoline). Walaupun pada saat yang bersamaan Gottlieb Daimler yangberpasangan denganWilhelm Maybach juga bekerja meneliti mesin dengan bahan bakar bensin juga, Benz terlebih dahulu menyelesaikan penemuan itu dan mempatenkan penemuan tersebut pada tahun 1879.

Tahun 1885, Karl Benz membangun Motorwagen, mobilpertama yang dijual secara komersil. Mobil tersebut adalah mobil dengan mesin empat langkah dengan bahan bakar bensin hasil rancangann ya. Benz jugamerupakan penemu dari komponen mobil seperti pengapian mobil, busi,sistem transmisi mobil, radiator air dan karburator.

Karl Benz lahir dengan nama Karl Friedrich Michael Vaillant, di Karlsruhe Jerman. Saat Benz berusia 2 tahun, ayahnya (Johann George Benz) meninggal karena kecelakaan dan untuk itu nama Karl Friedrich Michael Vaillant diganti menjadi Karl Friedrich Benz untuk mengingatkannya pada ayahnya. Walaupun saat itu keluargan ya hidup dalam kemiskinan, ibun ya bersikeras untuk memberikan pendidikan yang baik untuk Benz. Pada umur 9 tahun, benz menunjukkan rasa tertarik pada ilmu sains. Benz melanjutkan pelajarannya di universitas politeknik Karlsruhe dibawah bimbingan Ferdinand Redtenbacher yang dikenal sebagai orang yang merintis jurusan mesin (mechanical engineering di universitas. Pada umur 15 tahun, Benz berhasil lulus ujian masuk untuk sarjana mesin di University of Karlsruhe, dimana Benz lulus dari universitas itu pada usia 19 tahun. Pada masa-masa itu, sambil mengendarai sepedan ya, Benz selalu memikirkan konsep tentang sebuah mobil, sebuah kereta kuda tanpa kuda. Pada tahun 1871, di usia 27, Benz bergabung dengan temannya membuka satu bengkel (workshop) di Mannheim, yang juga menjual peralatan konstruksi. Tetapi bengkel dan workshop tersebut mengalami kerugian karena temann ya terbukti tidak dapat diperca ya dan pemerintah terpaksa menyita aset bisnis Benz.

Benz terus berusaha mengembangkan mesin baru, untuk mendapatkan penghasilan, di tahun 1878, Benz mulai mengerjakan penemuanpenemuannya dan berusaha untuk mempatenkannya. Penemuan yang dipatenkan pertama kali adalah mesin dua langkah, selanjutnya berturutturut dia juga mempatenkan system pengapian, busi, karburator, clutch, gigi transmisi dan radiator air.

Motorwagen, mobil pertama dengan bahan bakar bensin

Tahun 1883, Benz membuka perusahaan baru yang memproduksi mesin-mesin industri. Dengan cepat perusahaan itu berkembang menjadi besar dan mulai memproduksi mesin berbahan bakar bensin. Kesuksesan perusahaannya memberikan kesempatan kepada Benz untuk mulai mewujudkan mimpinya, yaitu kereta tanpa kuda. Saat Motorwagen di buat dan di uji,banyak orang yang tertawa mengejek karena mobil pertama tersebut sering menabrak tembok karena sangat sulit untuk dikendalikan. Tetapi setelah Motorwagen disempurnakan dan mulai di ujikan di jalan raya, perhatian orang menjadi tertuju pada kereta tanpa kuda itu. Motorwagen menjadi cikal-bakal dari mobil modern yang kita kendarai sekarang.

Mobil 'Benzine Buggy"dipatenkan tahun 1895

Kendati keuntungan yang diraih oleh penjualan mesin dengan dua dorongan itu bagus, Otto tidak bisa lepas dari impiannya membuat mesin dengan empat dorongan yang mengkompres campuran min yak dan udara sebelum terjadi pembakaran yang akan merupakan penyempurnaan mesin Lenoir tak terbandingkan.

Model pertama mesin ini dihasilkan tahun 1876 bulan Mei dan hak patennya diperoleh setahun kemudian. Keunggulann ya jelas, karena itu lekas saja dapat pasaran. Lebih dari 30.000 mesin terjual dalam tempo sepuluh tahun, dan semua mesin versi Lenoir tersisihkan sepenuhn ya.

Paten Otto ini jadi perkara di tahun 1886. Seorang Perancis Alphonse Beau de Rochas punya gagasan serupa tahun 1862 dan telah mempatenkann ya. (Bagaimanapun, Alphonse Beau de Rochas tidaklah bisa dianggap seorang tokoh berpengaruh karena penemuann ya tidak pernah dipasarkan, dan lebih jauh dari itu tidak pernah muncul sebagai sebuah model. Dan Otto pun tidaklah dapat ilham dari apa yang diperbuat Rochas). Karena itu, bukann ya Otto kehilangan hak patenn ya, malahan pasaran mesinnya menggila dan duitnya membanjir masuk laci. Ketika Otto tutup mata tahun 1891, dia dalam keadaan amat menyala. Sementara itu, di tahun 1882, Gottlieb Daimler memisahkan diri dari perusahaan, karena dia mengambil keputusan mau memprodusir mesin untuk sepeda. Menjelang tahun 1883 dia berhasil menciptakan mesin dengan sistem pembakaran sempurna (tetapi bukan seperti mesin yang kita kenal sekarang), yang mampu menggerakkan mesin dengan kecepatan putaran 700-900 per menit.

(Mesin model Otto pada kecepatan puncak 180-200 putaran per menit). Lebih jauh dari itu, Daimler berusaha mati-matian membuat mesin untuk sepeda, yang berarti sepeda motor pertama di dunia. Tahun berikutnya Daimler membuat mobil roda empatn ya yang pertama. Tetapi, tak dinyana, Karl Benz menggebrakn ya, orang ini pun bikin mobil beroda tiga --betul-betul mobil-- beberapa bulan mendahuluinya. Mobil Benz, seperti halnya Daimler, digerakkan oleh mesin versi Otto.

Mobil Benz dapat melaju dalam kecepatan mesin di bawah 400 putaran per menit, tetapi ini sudah memadai untuk dianggap mobil praktis. Benz dengan tekun terus men yempurnakan mobiln ya dan dalam beberapa tahun saja dia berhasil memasarkannya. Gottlieb Daimler mulai memasarkan

mobiln ya sedikit lebih belakang dari Benz, tetapi dia pun peroleh sukses. (Akhirnya perusahaan Benz dan Daimler bergabung bersama. Maka keluarlah Mobil Mercedes Benz yang masyhur dari rahim perusahaan gabungan itu).

Seorang tokoh mobil Amerika Serikat tidak boleh diabaikan: Henry Ford, seorang penemu sekaligus industrialis. Ford baru membuat mobil pertamanya tahun 1896 dan mobil tipe "Model T6"-nya baru muncul tahun 1908. Tetapi, bukannya Ford yang pertama bikin mobil yang hargan ya dapat terbeli dengan harga layak.

Oldsmobile tahun 1901 ($650) dan 1903 Cadillac ($750) lebih murah ketimbang Model "T" asli ($875), atau semua mobil Ford yang terdahulu. Tetapi, Model "T" terancang baik, tebal dinding, dan mudah dikendarai. Lebih dari itu, dengan perbaikan-perbaikan yang dilakukan, Ford bisa dengan pasti menurunkan harga Model "T" dan memproduksi mobil-mobil yang bisa terjangkau da ya beli rakyat banyak.

Mesin dengan pembakaran dalam mobil merupakan penemuan yang teramat penting, dan apabila ada seseorang yang layak dapat penghargaan, dia akan peroleh kedudukan hampir pada urutan paling puncak dalam daftar buku ini. Penghargaan harus dibagi diantara mereka ini. Lenoir, Otto,

Daimler, Benz dan Ford. Dari kesemua orang ini, saham Otto paling penting. Mesin Lenoir nyata bukan saja tidak kuat tetapi juga kurang tenaga untuk menggerakkan mobil. Pengembangan yang dilakukan Otto n yata sekali membawa kesempurnaan. Sebelum tahun 1876, ketika Otto menciptakan mesinnya, pen yempurnaan menuju adanya mobil yang praktis hampir mustahil. Sesudah tahun 1876, terbuka kemungkinan-kemungkinan itu. Dengan sendirinya, Nikolaus August Otto tidak bisa tidak merupakan salah seorang perubah menuju dunia yang modern.

Bab 2

Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langka / 4 Tak / 4 Storage

L ANGKA HISAP

Four stroke engine adalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun piston, dua kali rotasi kruk as, dan satu putaran noken as (camshaft). Empat proses tersebut terbagi dalam siklus : Langkah hisap : Bertujuan untuk memasukkan kabut udara bahan bakar ke dalam silinder. Sebagaimana tenaga mesin diproduksi tergantung dari jumlah bahan-bakar yang terbakar selama proses pembakaran.

Prosesnya adalah :

1. Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB). 2. Klep inlet terbuka, bahan bakar masuk ke silinder 3. Kruk As berputar 180 derajat 4. Noken As berputar 90 derajat 5. Tekanan negatif piston menghisap kabut udara-bahan bakar masuk ke silinder

L ANGKA KOMPRESI

Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, sehingga akan mudah terbakar. Saat inilah percikan api dari busi terjadi . Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai titk mati atas ( TMA )

L ANGKAH TENAGA Dimulai ketika campuran udara/bahanbakar dinyalakan oleh busi. Dengan cepat campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan tendangan balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke silinder bore. Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak rotasi oleh kruk as.

Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum menuju flywheel yang bukan hanya menghasilkan tenaga, counter balance weight pada kruk as membantu piston melakukan siklus berikutnya.

Prosesnya sebagai berikut : 1. Ledakan tercipta secara sempurna di ruang bakar 2. Piston terlempar dari TMA menuju TMB 3. Klep inlet menutup penuh, sedangkan menjelang akhir langkah usaha klep buang mulai sedikit terbuka. 4. Terjadi transformasi energi gerak bolak-balik piston menjadi energi rotasi kruk as 5. Putaran Kruk As mencapai 540 derajat 6. Putaran Noken As 270 derajat

L ANGKAH BUANG Langkah buang menjadi sangat penting untuk menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien. Piston bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder menuju pipa knalpot. Proses ini harus dilakukan dengan total, dikarenakan sedikit saja terdapat gas sisa pembakaran yang tercampur bersama pemasukkan gas baru akan mereduksi potensial tenaga yang dihasilkan.

Prosesnya adalah : 1. Counter balance weight pada kruk as memberikan gaya normal untuk menggerakkan piston dari TMB ke TMA 2. Klep Ex terbuka Sempurna, Klep Inlet menutup penuh 3. Gas sisa hasil pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust menuju knalpot 4. Kruk as melakukan 2 rotasi penuh (720 derajat) 5. Noken as menyelesaikan 1 rotasi penuh (360 derajat)

FINISHING PENTING OVERL APING Overlap adalah sebuah kondisi dimana kedua klep intake dan out berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang hingga awal langkah hisap. Berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam mesin pembakaran dalam. Adanya hambatan dari kinerja mekanis klep dan inersia udara di dalam manifold, maka sangat diperlukan untuk mulai membuka klep masuk sebelum piston mencapai TMA di akhir langkah buang untuk mempersiapkan langkah hisap. Dengan tujuan untuk menyisihkan semua gas sisa pembakaran, klep buang tetap terbuka hingga setelah TMA. Derajat overlaping sangat tergantung dari desain mesin dan seberapa cepat mesin ini ingin bekerja.

manfaat dari proses overlaping : 1. Sebagai pembilasan ruang bakar, piston, silinder dari sisa-sisa pembakaran 2. Pendinginan suhu di ruang bakar 3. Membantu exhasut scavanging (pelepasan gas buang) 4. memaksimalkan proses pemasukkan bahan-bakar

Oke dengan mengenal prinsip dan cara kerja mesin 4 tak, semoga dapat menjadi pegangan awal sebelum merencanakan modifikasi. Mana hal yang penting untuk dimanfaatkan agar proses langkah tenaga bekerja optimal.

Bab 3 Te k n o l o g i

(GM) & (FMC)Beberapa produsen mobil ternama dunia mencoba memperkenalkan mobil elektrik baru-baru ini. Pihak produsen optimis, di masa mendatang pengaplikasian teknologi ini dapat dijadikan sumber tenaga yang mumpuni. Selain itu, isu mengenai kendaraan yang efisien dan ramah lingkungan dapat teratasi dengan adanya penerapan teknologi tersebut. Adalah General Motors (GM) dan Ford Motor Co. (FMC) yang telah membuka selubung dari kendaraan bertenaga hibrid-nya, yaitu Chevrolet Volt dan Ford Airstream, dimana sumber tenaganya berasal dari baterei yang dapat di-recharge ulang sepanjang malam ketika mobil berada di dalam garasi. Tidak seperti mobil bertenaga baterei generasi sebelumnya, kendaraan konsep tersebut dapat digunakan untuk aktivitas sehari-hari. Oleh karena itu, para engineers menyebut teknologi ini dengan nama mesin "series hybrid".

Sistem kerja pada motor elektrik tidak membutuhkan bantuan dari pembakaran internal mesin. Hal ini tentunya berlawanan dengan sistem teknologi hibrid paralel yang diterapkan pada Toyota Prius yang mengaplikasikan dua sumber tenaga yaitu mesin bensin dan motor elektrik untuk menggerakkan kendaraan. Yang menarik adalah ketika baterei pada Chevrolet Volt dan Ford Airstream mulai melemah. Untuk Volt, mesin bensin kecil menggerakkan generator untuk me-recharge baterei, sedangkan Airstream memiliki hydrogen-fed fuel cell yang aktif saat baterei melemah dan tentunya lebih ramah lingkungan. Teknologi hibrid ini tidak terbatas layaknya mobil elektrik murni yang harus menepi untuk mengisi ulang baterei selama lima jam di saat baterei melemah. Walaupun Chevrolet Volt maupun Ford Airstream telah disetujui untuk diproduksi - itupun jika supplier baterei dapat mengatasi beberapa hambatan teknis - nampaknya kedua kendaraan tersebut siap ke dalam format produksi. Berapa Banyakkah Peminatnya? Amerika Serikat telah menjadi pasar yang menjanjikan untuk penjualan mobil bertenaga hibrid. Terbukti sepanjang tahun 2006, penjualan mobil tersebut mencapai 251.864 unit. Namun dengan kondisi seperti itu, masih belum diketahui berapa banyak konsumen yang menginginkan model plug-in seperti ini. Sejauh ini, nampaknya GM yang paling serius untuk memproduksi mobil berteknologi tersebut. Bob Lutz, Vice Chairman GM, mengatakan bahwa Volt sedang dikembangkan sebagai kendaraan untuk diproduksi. Di jalan, baterei Volt di-recharge kembali oleh mesin bensin 1,0-liter turbocharged 3-silinder yang dihubungkan ke generator elektrik. Di bawah kondisi berkendara umum, Volt mampu dikendarai hingga 64 km sebelum mesin bensin mengisi ulang baterei.

Sebaik Apakah Baterei Tersebut?

Masa depan Volt tergantung pada pengembangan baterei lithium-ion yang bisa diandalkan. Untuk itu, GM telah menandatangani kontrak dengan dua pemasok untuk memproduksi baterei tersebut. Pemasok pertama merupakan perusahaan gabungan yang dibentuk oleh Johnson Controls Inc. dan French, produsen baterei Saft. Pemasok kedua adalah Cobasys, perusahaan gabungan dari Energy Conversion Devices dan Chevron Technology Ventures LLC di Texas, Amerika. Baterei lithium-ion dapat menyimpan energi lebih besar dibanding baterei konvensional jenis lead-acid atau baterei jenis nickel-metal hydride. Panas yang ditimbulkan dari kedua jenis baterei ini masih dapat ditoleransi, dan terkadang menangkap panas tersebut. Melihat hal itu, para pemasok berupaya mengembangkan versi yang lebih tahan lama (durable), dan pihak GM berani bertaruh baterei lithiumion telah dapat diproduksi massal pada tahun 2010. "Saat ini kami sedang membuat hitungan spekulasi pada baterei tersebut," tutur Lutz. Ford Gunakan Sumber Tenaga dari Hidrogen Seperti dijelaskan di atas, Ford Airstream menggunakan teknologi fuel-cell berbahan bakar hidrogen yang dapat menghasilkan tenaga listrik untuk meminimalkan beban baterei. Meskipun teknologi tersebut masih terlalu mahal untuk volume produksi, namun Ford dapat dengan mudahnya mengganti ke mesin bensin konvensional.

Basis pengembangan Airstream didasarkan pada Ford Edge crossover. Menurut Said Deep, juru bicara Ford, para insinyur Ford tengah menguji powertrain Airstream di lintasan test track perusahaan Dearborn, Michigan. Airstream dapat dikendarai hingga 40 km dengan hanya menggunakan tenaga dari baterei elektrik, dan 488 km pada tangki yang berisi hidrogen. Deep menjelaskan bahwa fuel cell dapat dengan mudah diganti dengan mesin bensin atau mesin diesel, yang pengembangan powertrain-nya serupa seperti pada Volt. Sedikitnya tiga produsen otomotif asal Jepang lainnya, yaitu Toyota Motor Corp., Honda Motor Co., dan Nissan Motor Co. Ltd sedang berkonsentrasi pada teknologi plug-in ini. Namun tidak satupun dari ketiga produsen tersebut yang mempublikasikan untuk melakukan pengembangan pada versi produksinya.

Diantara versi-versi diatas, Toyota lebih menitikberatkan pada versi plug-in mobil Prius generasi berikutnya. Menurut Masatami Takimoto, Executive Vice President of R & D Toyota, pengaplikasian tersebut belum bisa tercapai karena Toyota menemukan masalah teknis yang belum terselesaikan. Belum lama ini, Nissan telah mengkonfirmasikan rencananya untuk mempercepat pengembangan dari teknologi plug-in hibrid, dan baterei lithum-ion. Namun, Fred Standish, juru bicara Nissan, menerangkan bahwa Nissan belum akan menerapkan teknologi tersebut dalam beberapa tahun

ke depan.

GM Andalkan Mesin Bensin Injeksi LangsungNEW YORK Lebih baik terlambat daripadatidak sama sekali. Itulah yang dilakukan General Motors dalam menghadapi persaingan produk secara global atau di Amerika Serikat. Caranya, mulai tahun depan, GM akan memperbanyak produknya menggunakan mesin bensin injeksi langsung (GDI; gasoline direct injection). Dengan cara itu, GM berharap bisa menarik hati konsumen Amerika yang membutuhkan mobil irit konsumsi bahan bakar dan rendah emisinya. Sampai saat ini, GM di Amerika Serikat kalah cepat dibandingkan produsen Jepang dan Eropa. Jika produsen Jepang menawarkan mobil hibrida dan Eropa mesin diesel, GM masih mengandalkan mesin bensin dengan sistem injeksi bensin tidak langsung. Bahkan Chevrolet Volt yang diharapkan bisa menjadi simbol baru GM dalam konversi energi, baru diluncurkan 2011.

konsumsi Dan EnergiTarget GM dengan makin gencar menawarkan teknologi GDI adalah untuk meningkatkan tenaga yang dihasilkan mesin, konsumsi bahan bakar yang irit dan menurunkan emisi gas buang. Kondisi tersebut sesuai dengan anjuran Presiden Amerika Serikat, Barack Obama agar produsen mobil Amerika mengembangkan teknologi mesin yang irit bahan bakar untuk bersaing dengan kompetitor non Amerika Serikat. Menurut GM, salah satu produk barunya yang akan menggunakan mesin GDI tahun depan adalah GMC Terrain lima penumpang yang terbaru. Injeksi langsung adalah komponen kunci strategi teknologi GM dalam usaha meningkatkan efisiensi dan diversifikasi sumber energi, kata

Tom Stephen, Wakil Kepala Pengembangan Produk Global GM. Karena banyaknya solusi alternatif untuk menunju efisiensi, kami menggunakan teknologi yang lebih bersentuhan langsung dengan konsumen yaitu, efisiensi bahan bakar, performa dan biaya. Keluntungan sistem GDI langsung dirasakan konsumen, jelas Stephen. Dua mesin GDI untuk GMC Terrain yang akan diluncurkan GM berkapasitas 2,4 liter dan V6, 3,6 liter. Mesin 2,4 liter, 4 silinder diharapkan mampu mencapai konsumsi bahan bakar di jalan tol 12,5 km/liter. GM berharap akan menjadi produknya tersebut sebagai SUV teririt di kelasnya. Target GM selanjutnya dengan GD adalah sedan mewah Buick LaCrosse 2010 dan sedan sport Chevry Camaro 2010, Cadillac SRX 20110 yang dirancang ulang dan Chevry Equinox 2010 crossover. Injeksi langsung adalah solusi terdekat bersama dengan hibirida dan bifuel seperti E85. Tetapi strategi jangka panjang dan menengah kami adalah mengurangi emisi sampai nol, meningkatkan efisiensi bahan bakar secara dramatis dan mengurangi pemakaian bensin, tambah Stephen. Cara Kerja Cara kerja GDI, bensin langsung disemprotkan ke ruang bakar untuk bercampur dengan udara. Tepatnya tidak lagi dekat katup seperti yang umumnya digunakan sekarang ini. Cara kerjanya mirip dengan mesin diesel. Namun bahan bakar disemprot sejak mulai langkah isap. Sedangkan mesin diesel, bahan bakarnya disemprotkan di akhir langkah kompresi. Dengan sistem injeksi langsung, perbandingan kompresi bisa dibuat lebih tinggi. Hasilnya, tenaga yang dihasilkan bisa lebih besar dengan efisiensi bahan bakar tetap tinggi. Bila mesin dihidupkan dari saat, injeksi langsung dikontrol memperkaya campuran di sekitar busi. Dengan cara ini, campuran bisa terbakar lebih cepat. Harapan lain GM dari mesin ini, emisi bisa diturunkan sampai 25 persen.