BAB II TINJAUAN PUSTAKA - repository.uir.ac.idrepository.uir.ac.id/506/2/bab2.pdf5 . BAB II . TINJAUAN PUSTAKA . 2.1 Motor Bakar . Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Motor Bakar

Motor bakar adalah salah satu bagian dari mesin kalor yang berfungsi untuk

mengkonversi energi termal hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi mekanis.

Terjadinya energi panas karena adanya proses pembakaran, bahan bakar, udara, dan

sistem pengapian. Dengan adanya suatu konstruksi mesin, memungkinkan terjadinya

siklus kerja mesin untuk usaha dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran

yang diubah oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak.

2.2 Jenis Motor Bakar

1. Motor Pembakaran Luar (External Combustion Engine)

Motor bakar luar adalah suatu motor dimana proses pembakaran atau perubahan

energi panas dilakukan di luar dari mekanisme/kontruksi mesin. Dari ruang

pembakaran energi panas tersebut dialirkan ke kontruksi mesin melalui median

penghubung lagi. Contoh pembakaran luar adalah mesin uap/turbin uap dan mesin

Nuklir/Turbin Nuklir.

2. Motor Pembakaran Dalam (Internal Combustion Engine)

Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran atau perubahan energi panas

dilakukan di dalam kontruksi mesin itu sendiri dan tempat kejadiannya proses

6

pembakaran itu disebut ruang bakar. Contohnya adalah motor bensin, motor diesel

dan mesin jet. Motor bakar pada umumnya dibedakan dua, yaitu motor bensin (otto)

dan motor diesel. Perbedaan kedua jenis motor tersebut sangat jelas sekali yaitu jika

motor bensin (premium), sedangkan motor diesel menggunakan bahan bakar solar.

Perbedaan utama juga terletak pada sistem penyalaannya, dimana pada motor bensin

digunakan busi sebagai sistem penyalaannya sedangkan pada motor diesel

memanfaatkan suhu kompresi yang tinggi untuk dapat membakar bahan bakar solar.

3. Motor Bensin

Yang menjadi ciri umum dari motor bensin adalah proses pembakaran bahan

bakar yang terjadi di dalam ruang bakar silinder pada volume tetap. Proses

pembakaran pada volume tetap ini disebabkan pada waktu terjadi kompresi. Di

dalam campuran bahan bakar dan udara mengalami proses kompresi di dalam

silinder, dengan adanya tekanan ini bahan bakar dan udara dalam keadaan siap

terbakar dan busi meloncatkan bunga listrik sehingga terjadi pembakaran dalam

waktu yang singkat sehingga campuran tersebut terbakar habis seketika dan

menimbulkan kenaikan suhu dalam ruang bakar.

2.3 Prinsip Kerja Motor Bensin

Prinsip kerja motor bakar dibedakan mejadi dua, yaitu motor 2 langkah dan 4

langkah, sebagai berikut ini:

7

Motor Bensin 2 langkah

Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang memproses pembakarannya

dilaksanakan dalam satu kali putaran proses engkol atau dua kali gerakan piston.

Pada gambar 2.1 merupakan kerja pada motor 2 langkah jika piston bergerak naik

dari titik mati atas maka saluran bilas dan saluran buang akan tertutup. Dalam hal ini

bahan bakar dan udara dalam ruang dikompresikan. Sementara itu campuran bahan

bakar dan udara masuk ruang engkol, beberapa derajat sebelum piston mencapai titik

mati atas, busi akan meloncatkan bunga api sehingga terjadi pembakaran bahan

bakar.

Gambar 2.1 Skema Gerakan Torak 2 Langkah

Sumber : Gordon Van Wylen 1994

A) Prinsip Kerja Dari Motor 2 Langkah

Langkah hisap

1. Torak bergerak dari TMA ke TMB.

2. Pada saat saluran bilas masih tertutup oleh torak, didalam bak mesin

terjadi kompresi terhadap campuran bahan bakar dan udara.

8

3. Di atas torak, gas sisa hasil pembakaran sebelumnya sudah mulai terbuang

keluar saluran buang.

4. Saat saluran bilas terbuka, campuran bahan bakar dan udara mengalir

melalui saluran bilas menuju kedalam ruang bakar.

Langkah kompresi

1. Torak bergerak dari TMB ke TMA.

2. Rongga bilas dan rongga buang tertutup, terjadi langkah kompresi setelah

mencapai tekanan tinggi busi memercikan buang api untuk membakar

campuran bahan bakar dengan udara tersebut.

3. Pada saat yang bersamaan, dibawah (didalam bak mesin) bahan bakar yang

baru masuk kedalam bak mesin melalui saluran masuk.

Langkah kerja/ekspansi

1. Torak kembali dari TMA ke TMB akibat tekanan besar yang terjadi pada

waktu pembakaran bahan bakar.

2. Saat itu torak turun sambil mengkompresi bahan bakar baru didalam bak

mesin.

Langkah buang

1. Menjelang torak mencapai TMB, saluran buang terbuka dan gas sisa

pembakaran mengalir terbuang keluar.

2. Pada saat yang sama bahan bakar baru masuk ke dalam ruang bahan bakar

melalui rongga bilas

9

3. Setelah mencapai TMB kembali, torak mencapai TMB untuk mengadakan

langkah sebagai pengulangan dari yang dijelaskan diatas.

Motor Bensin 4 Langkah

Motor bakar bensin 4 langkah adalah salah satu jenis bensin pembakaran

(internal combustion engine) yang beroperasi menggunakan udara bercampur dengan

bensin dan untuk menyelesaikan satu siklusnya di perlukan empat langkah piston dan

dua kali putaran poros engkol, seperti ditunjukna pada gambar 2.2

Gambar 2.2 Siklus motor bakar bensin 4 langkah

Sumber : Jack Kristoper 2015

Pada siklus otto atau siklus volume konstan proses pembakaran terjadi pada

volume konstan, dan siklus otto ada yang berlangsung pada 4 langkah atau ada 2

langkah untuk mesin 4 langkah siklus terjadi 4 kali langkah piston, atau 2 kali putaran

poros engkol. Gambar diagram dapat dilihat sebagai berikut :

10

Gambar 2.3 Diagram P-V Dari Siklus Ideal Motor Bakar Bensin 4 Langkah

Sumber : Wardono, 2004

Pada diagram terlihat proses dari gerakan piston motor bensin dimana proses

yang terjadi adalah sebagai berikut :

0-1 : Proses langkah hisap pemasukan udara dan bahan bakar dimana

volume berubah sedangkan tekanan konstan.

1-2 : Proses kompresi isentropik, tekanan meningkat dan volume mengecil.

2-3 : Proses pemasukan kalor atau dimana busi memercikan bunga api

listrik pada volume kostan sedangkan tekanan menurun.

3-4 : Langkah ekspansi atau langkah kerja dengan tekanan menurun dan

volume membesar.

4-0 : Proses langkah pembuangan kalor dimana tekanan menurun sedangkan

volume konstan.

11

Untuk lebih jelasnya proses-proses yang terjadi pada motor bakar bensin 4

langkah dapat dijelaskan melalui siklus ideal dari siklus udara volume konstan

seperti ditunjukan pada gambar 2.3. Keterangan mengenai proses-proses yang terjadi

pada siklus udara volume konstan dapat dijelaskan sebagai berikut :

Pertama-tama piston harus diberi kerja awal dengan cara (menstarter, mengengkol,

atau mendorong)

a. Proses 0 -1 langkah hisap (intake)

Gambar 2.4 langkah hisap

Pada gambar 2.4 diatas dapat dilihat langkah hisap campuran udara bahan bakar

dari karburator terhisap masuk ke dalam silinder dengan bergeraknya piston ke

bawah, dari TMA menuju TMB. Katup hisap pada posisi terbuka, sedangkan katup

buang pada posisi tertutup. Diakhir langkah hisap, katup hisap tertutup secara

otomatis. Fluida dianggap sebagai gas ideal dengan kalor sfesifik konstan. Proses

dianggap berlangsung pada tekanan konstan.

12

b. Proses 1-2 Langkah kompresi (compression)

Pada langkah kompresi katup hisap dan katup buang dalam keadaann tertutup.

Selanjutnya piston bergerak keatas, dari TMB ke TMA. Akibatnya campuran udara

bahan bakar terkompresi. Proses kompresi ini menyebabkan terjadinya kenaikan

temperatur dan tekanan campuran tersebut, karena volumenya semakin kecil.

Campuran bahan bakar terkompresi ini menjadi campuran yang sangat mudah

terbakar. Proses kompresi ini dianggap berlangsung secara isentropik.

Gambar 2.5 Langkah Kompresi

Pada saat piston hampir mencapai TMA, loncatan nyala api listrik diantara

kedua elektroda busi diberikan ke campuran udara bahan bakar terkompresi sehingga

sesaat kemudian campuran udara bahan bakar ini terbakar. Akibatnya terjadi

kenaikan temperatur dan tekanan yang drastis. Kedua katup pada posisi tertutup,

proses ini di anggap sebagai proses pemasukan panas (kalor) pada volume konstan.

13

c. Proses 3-4 Langkah kerja/ekspansi (expansion)

Kedua katup masih pada posisi tertutup. Gas pembakaran yang terjadi

selanjutnya mampu mendorong piston untuk bergerak kembali dari TMA menuju

TMB. Dengan bergeraknya piston menuju TMB, maka volume gas pembakaran di

dalam silinder semakin bertambah, akibatnya tercampur dan tekanannya turun.

proses ekspansi ini dianggap berlangsung secara isentropik, dilihat pada gambar 2.6

dibawah ini :

Gambar 2.6 Langkah kerja/ekspansi

d. Proses 4-1 Langkah buang volume konstan (exhaust)

Pada gambar 2.7 dapat dilihat saat piston telah mencapai TMB, katup buang

telah terbuka secara otomatis sedangkan katup hisap masih pada posisi tertutup.

Langkah ini dianggap yang terjadi pada volume konstan, sebagai berikut :

14

Gambar 2.7 Langkah Buang

2.4 Komponen Mesin Bensin

1. Blok silinder

Blok silinder merupakan inti dari pada mesin, yang terbuat dari besi tuang.

Belakang ada beberapa blok silinder yang dibuat dari paduan aluminium. Seperti kita

ketahui, bahwa aluminium ringan dan meradiasikan panas yang lebih efesien

dibandingkan dengan besi tuang. Blok silinder dilengkapi rangka pada bagian

dinding luar untuk memberikan kekutan pada mesin dan membantu meradiasikan

panas. Blok silinder terdiri dari beberapa lubang silinder tabung silinder, yang

didalamnya terdapat torak yang bergerak naik-turun. Silinder ditutup bagian atasnya

oleh kepala silinder yang dijamin oleh gasket kepala silinder yang letaknya antara

blok silinder dan kepala silinder, dapat dilihat pada gambar 2.8 sebagai berikut:

15

Gambar 2.8 Blok silinder

2. Busi

Gambar 2.9 Busi

Pada gambar 2.9 dapat dilihat tugas busi adalah berhubungan pengapian keruang

pembakaran serta memberi celah dimana bunga api ditimbulkan. Tekanan tinggi,

temperatur tinggi dan tegangan pengapian tinggi semuanya dipakai busi untuk

muatan berat.

16

Fungsi busi ialah untuk mengadakan pengapian (lentikan bunga api listri) yang

diperlukan untuk pembakaran campuran udara dan bahan bakar pada motor, karna itu

ia terpasang pada kepala silinder, busi hanya dipasang untuk motor bensin.

3. Kepala silinder

Kepala silinder (cylinder head) ditempatkan dibagian atas blok silinder. Pada

bagian bawah kepala silinder terdapat ruang bakar dan katup-katup, kepala silinder

tahan terhadap temperatur dan tekanan yang tinggi selama mesin bekerja. Oleh sebeb

itu, umumnya kepala silinder dibuat dari besi tuang. Akhir-akhir ini banyak mesin

yang kepala silindernya dibuat dari paduan aluminium kepala silinder yang terbuat

dari paduan aluminium memiliki kemampuan pendingin lebih besar dibandingkan

pendingin dialiri air pendingin yang datang dari blok silinder untuk mendinginkan

katup-katup dari busi, dapat dilihat pada gambar 2.10 dibawah ini :

Gambar 2.10 Kepala Silinder

17

4. Torak

Gambar 2.11 Torak

Pada gambar 2.11 dapat dilihat torak bergerak turun-naik di dalam silinder untuk

melakuakn langkah hisap, pembakaran, dan pembuangan. Fungsinya utama torak

menerima tekanan pembakaran dan meneruskan tekanan untuk memutar poros

engkol melalui batang torak (connecting rod). Terus menerus menerima temperatur

tekanan dan tinggi sehingga harus tahan saat mesin beroperasi pada kecepatan tinggi

untuk priode waktu yang lama. Pada umumnya torak dibuat dari paduan aluminium,

selain itu lebih ringan, radiasi panasnya juga lebih efesien dibandingkan dengan

material lainnnya.

5. Poros Engkol

Tenaga (torque) yang di gunakan untuk mengerakan roda kendaraan

dihasilkan oleh gerakan torak dan diubah yang menjadi gerak putaran pada poros

18

engkol. Poros engkol menerima beban yang besar dari torak serta berputar pada

kecepatan tinggi. Dengan alasan tersebut poros engkol umumnya dibuat dari baja

carbon dengan tingkatan serta mempunyai daya tahan yang tinggi konstruksi poros

engkol. (Crank journal) topang oleh batang poros engkol (crank shaft bearing) pada

(crank case) dan poros engkol berputar pada journal. Masing-masing journal

mempunyai crank arm dan crank pin letaknya dibagian ujung armnya. Crank pin

dipasang pada crank shaft tidak satu garis (offset) dengan porosnya. Counter balance

weight di pasang seperti pada gambar untuk manjamin keseimbangan putaran yang

ditimbulkan lubang oli untuk menyalurkan oli pada , journal, bantalan batang torak,

pena torak dan lain-lain, dapat dilihat pada gambar 2.12 sebagai berikut :

Gambar 2.12 Poros Engkol

19

2.5 Sistem Bahan Bakar

2.5.1 Sistem Bahan Bakar Bensin

Gambar 2.13 Rangkaian Sistem Bahan Bakar Kendaraan karburator

Sumber : M.Wira Jaya 2015

Pada gambar 2.13 dapat dilihat sistem bahan bakar adalah penyimpanan dan

penyuplai bahan bakar ke silinder mesin dalam bentuk campuran yang mudah

terbakar. Campuran antara bahan bakar dengan udara pada perbandingan dan jumlah

yang tepat kondisi pengoperasian yang tepat. Berikut adalah gambar rangkaian

sistem bahan bakar

adapun komponen sistem bahan bakar bensin terdiri dari :

1. Tangki bahan bakar.

2. keran bahan bakar.

3. Selang bahan bakar.

4. Saringan bahan bakar.

20

5. Komponen sistem bahan bakar uap atau sistem emisi evaporatorativ.

6. Komponen sistem saluaran masuk udara (saringn udara, sistem saluran

pemanas udara).

7. Penyemprot bahan bakar atau karburator.

8. Saluaran hisap.

9. Komponen sistem kontrol gas buang.

2.5.2 Tangki Bahan Bakar

Tangki bahan bakar berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan bakar

(bensin). Tangki bahan bakar harus ditempatkan pada posisi yang aman, tangki bisa

dipasang pada bagian di bawah jok bangku dari kendaraan, dapat dilihat pada gambar

2.14 sebagai berikut :

Gambar 2.14 Tangki Bahan Bakar

Sumber : M.Fadli 2014

21

2.5.3 Kran Penyalur Bahan Bakar

Gambar 2.15 Kran Penyalur Bahan Bakar

Sumber : Santoso 2012

Pada gambar 2.15 dapat dilihat kran penyaluran bahan bakar ditempatkan di

antara tangki bahan bakar, kran bahan bakar dan karburator. Kran penyalur bahan

bakar menghubungkan tangki bahan bakar, kran, saringan dan karburator. Kran

penyalur dibuat dari plat baja atau dari tembaga. Ada pula yang dibuat dari bahan

karet sintetis atau bahan plastik, agar terjadi pelenturan antara bodi dan mesin.

2.5.4 Saringan Bahan Bakar

Beberapa jenis saringan bahan bakar yang digunakan pada kendaran adalah

sebagai berikut :

1. Saringan kasa dari plastik, kawat tembaga, atau kuningan dipasang

pada tabung saluran dari tangki bahan bakar.

2. Saringan berlubang dari logam atau plastik yang dipasang pada pipa

pengisi bahan bakar pada tangki.

22

3. Saringan yang harus, pengumpul air dan endapan yang tertangkap

sebelum masuk ke karburator.

4. Saringan penyalur yang dapat diganti pemasangannya ke beberapa

sistem, antara kran bahan bakar dan karburator.

5. Saringan kecil juga dapat dipasang pada penyambung saluran masuk

karburator.

Gambar 2.16 Saringan Bahan Bakar

2.5.5 Pompa Bahan Bakar

Ada dua jenis pompa bahan bakar yang sering pada mesin sepeda motor.

1. Pompa mekanik, yang secara normal diletakan dibawah tangki dan

diaktifkan atau digerakan oleh suatu angin pada intake monifold.

2. Pompa elektrik, dapat dipasang pada penyalur bahan bakar,

kebayakan di pasang didalam tangki sepeda motor. Pompa elektrik

digerakan oleh aliran arus listrik ke pompa jika mesin berputar atau

diputarkan.

23

2.4.6 Saringan udara

Saringan udara atau filter secara normal ditempatkan pada bagian atas dari

karburator, tempatnya pada mulut saluran masuk pada karburator. Biasanya saringan

udara terdiri dari sebuah elemen dan rumah (hausing)

Elemen filter dibuat dari bahan yang sangat polos atau berpori-pori sehingga

udara dapat bebas melaluinya. Berapa kendaraan saat beroperasi kondisinya sangat

berdebu. Debu secara cepat dapat menyumbat elemen yang berpori sehingga disini

perlu adanya saringan udara atau “ penyaring oil “. Berikut adalah fungsi dari

saringan udara.

1. Membersikan udara yang masuk ke mesin melalui saringan atau filter dari

debu-debu yang ada melekat pada dinding-dinding elemen dan partikel-

partikel lainnya yang dapat mengakibatkan kerusakan.

2. Untuk mencegah nyala balik dari busi pada mesin. Untuk mengurangi

kebisingan dari udara yang masuk kekarburator atau saluran hisap.

Gambar 2.17 Saringan Udara

24

2.6 Karburator

Karburator dipasang pada saluran hisap (inlet manifold) secara normal di

tengah dan satu sisinya pada atas mesin. Pada mesin jenis sepeda motor yang di

tengah dipasang diatas silinder-silinder.

Karburator berfungsi sebagai tempat tercampurnya bahan bakar bensin

dengan udara menjadi bentuk campuran seperti kabut, dan lebih mudah dibakar.

Karburator dipasang pada saluran hisap, sebuah gasket digunakan untuk mencegah

udara keluar dari salurannya dan blok penyekat biasanya dipasang untuk menyekat

atau menghambat perpindahan panas dari mesin kekarburator.

Gambar 2.18 Karburator

25

Berdasarkan kontruksinya, karburator pada sepeda motor dapat dibedakan

menjadi tiga, yaitu :

1. Karburator dengan venturi tetap (fixed venture)

Karburator tipe ini merupakan karburator yang diameter venturinya tidak bisa

dirubah-rubah lagi. Besarnya aliran udara tergantung pada peruban throttle

butterfly (katup throttle/katup gas). Pada tipe ini biasanya terdapat pilot jet

untuk kecepatan idle/langsam, sistem kecepatan utama sekunder untuk

memenuhi proses pencampuran udara bahan bakar yang tepat pada setiap

kecepatan. Terdapat juga sistem akselerasi atau percepatan untuk

mengantisipasi saat mesin di gas dengan tiba-tiba. Semua sistem tambahan

tersebut dimaksudkan untuk membantu agar mesin bisa lebih responsive

karena katup throttle mempunyai keterbatasan dalam membentuk efek

venturi.

2. Karburator dengan venturi berubah-ubah (slide carburetor or variable

venturi)

karburator dengan venturi berubah-ubah menempatkan throttle valve/throttle

piston (skep) berada didalam venturi dan langsung dioperasikan oleh kawat

gas. Oleh karena itu, diameter venturi bisa dibedakan (bervariasi) sesuai

besarnya aliran campuran bahan bakar udara dalam karburator. Karburator

tipe ini dalam menyalurkan bahan bahan bakar hanya melalui main jet

(spuyer utama) yang dikontrol oleh needle (jarum), karena bentukan jarum

26

dirancang tirus. Hal ini akan mengurangi jet (spuyer) dan saluran tambahan

lainnya seperti yang terdapat pada karburator venturi tetap.

3. Karburator dengan kecepatan konstan (constan velocity carburetor)

Karburator ini merupakan gabungan antara dari kedua tipe karburator diatas,

yaitu variable ventury yang dilengkapi katup gas (throttle valve buttery),

piston valve yang berada dalam venturi berfungsi agar diameter venturi

berubah-ubah dengan bergeraknya piston tersebut keatas dan kebawah,

pergerakan piston valve ini tidak dioperasikan oleh kawat gas seperti pada

karburator variable ventury, tetapi oleh tekanan negatif (kevakuman) dalam

venturi tersebut. Menurut penelitian ferdywanto parende mengatakan pada

laju komsumsi bahan bakar mempengaruhi unjuk kerja motor bakar.

Dikarenakan komsumsi bahan bakar adalah salah satu bagian terpenting

dalam proses pembakaran di motor bakar torak.

2.7 Pengertianan Motor Injeksi

Injeksi merupakan suatu metode pencampuran bahan bakar dengan udara pada

kendaraan bermotor untuk menghasilkan pembakaran yang sempurna. Injeksi

membutuhkan perangkat bernama injector, yang bertugas menyuplai campuran

bahan bakar dengan udara. Sistem injeksi merupakan teknologi penerus sistem

karburator pada kendaraan bermotor, dapat dilihat pada gambar 2.19 sebagai berikut:

27

Gambar 2.19 Rangkaian Sistem Bahan Bakar Kendaraan Injeksi

Sumber : Yudartono 2014

Pada gambar di atas menunjukan sistem pengabutan fuil infectation elektonik

“ sederhanan” yang mana melibabkan banyak komponen, diantaranya :

1. Sensor-sensor yang ditempatkan pada throttle body (TB), yatu :

IAP (Intake Air Pressure sensor) yang berfungsi mengukur tekanan

udara yang masuk.

IAT (Intake Air Temperature sensor) yang berfungsi mengukur suhu

udara yang masuk

TPS (Throttle Position Sensor) yang berfungsi mengukur derajat bukaan

klep kupu-kupu pada TB

28

2. Throttle body (TB) adalah pintu masuknya udara dari luar menuju silinder.

Pada saat udara mengalir melalui TB, kondisinya diukur oleh IAT dan IAP.

Sedangkan besarnya volume yang mengalir di tentukan oleh besarnya suhu

TPS

3. Bypass valve adalah klep/katup yang mengatur jumlah volume udara yang

masuk saat kondisi idle/stasioner

4. Fuel filter + fuel pump adalah pompa bensin yang bertugas menjaga tekanan

bensin sesuai dengan yang ditentukan.

5. ECU (Electronic Control Unit), suatu perangkat elektronik yang mampu

menghitung/memperkirakan massa udara yang masuk, menentukan massa

bensin yang harus dikeluarkan, menentukan waktu pengapian, memberikan

sinyal indikator/kerusakan dan lain-lain. Intinya ECU adalah perangkat

elektronik cerdas yang mampu mengolah beberapa masukkan untuk

memberikan keluran/aksi/action yang tepat dalam rangka meningkatkan

kualitas pembakarana.

6. Injector adalah perangkat yang mampu menyemburkan bensin dalam bentuk

kabut, dengan volume yang terukur, sesuai sinyal yang diberikan ECU

7. Fuel Cut sensor atau mungkin sama dengan tank angle sensor/lean angle

sensor yaitu sebuah sensor yang berisi pendalam yang berfungsi untuk

mematikan ECU saat motor terjatuh diam pada sudut kemiringan tertentu,

sekitar 60 derajat, minimal selama 5 detik

29

8. Discharge pump adalah bagian dari injector yang berfungsi mengendalikan

tekanan dari injector, dengan cara mengalirkan sebagian bbm tertekan

kembali ke tangki

9. Ignition coil, berfungsi meningkatkan tegangan pengapian yang diberikan

ECU, dari 400 V menjadi 20 kV, yang akan digunakan untuk memercik nyala

bunga api

10. Engine Temperature Sensor (ETS), sensor yang berguna untuk mengetahui

suhu engine yang sangat berguna dalam mengdukung fungsi engine

management jika dingin maka ECU akan meng “ON”kan cuk otomatis

11. Crankshaft position sensor, ini adalah sensor yang paling utama yang

memberikan informasi sudut putaran crankshaft/engine, yang menetukan

suatu priode kerja dari ECU

12. Oksigen sensor, adalah sensor yang mendeteksi kandungan O2 yang tersisa

dari gas buang yang menginformasikan kualitas pembakaran ke ECU. Jika O2

lebih banyak dari pada standar maka pembakaran berlangsung pada kondisi

campuran meskin, ECU harus memerintahkan injector untuk menyemprotkan

bbm lebih banyak lagi, begitu pula sebaliknya

13. Catalys/catalytic convetor (bukan bagian dari sistem FI) berguna untuk

meneteralkan gas beracun dalam gas buang sebelum keluar kealam bebas

14. Fuel tank, tangki bensin, biasanya desainnya spesitif untuk sistem injeksi,

karena didalamnya terdapat pompa bensin

30

2.8 Cara Kerja Motor Injeksi

Apa bila pada sistem karburator, kendaraan membutuhkan penyetelan. Yang

tepat agar bisa mendapatkan campuran bahan bakar dan udara atau AFR (Air Fuel

Ratio) yang optimal, sistem injeksi telah terprogram secara komputer untuk

mendapatkan rasio AFR yang optimal. Injector mengandalkan program komputer

untuk mengontrol AFR nya. Perangkat elektronik yang bertugas untuk mengontrol

kerja injector ini dinama ECM (Electronic Control Module).

Electronic Control Module memiliki settingan dan kontrol yang sudah

terstandar dari pabriknya. ECM ini dapat secara otomatis mengontrol besaran bahan

bakar dan udara yang pas pada kondisi-kondisi cuaca tertentu. Pada motor injeksi

terdapat sensor udara, sensor inilah yang nantinya membantu ECM dalam

mengkalkulasi AFR yang tepat sesuai dengan kebutuhan mesin dan udara sekitar

mesin. Kurang lebih seperti inilah gambaran mengenai sistem injeksi pada motor.

Konsepnya sama seperti sistem karburator, karena injeksi merupakan

penyempurnaan dari sistem karburator.

2.9 Prinsip Kerja EFI Baik Secara Langsung Maupun Tidak Langsung

1. Saat dinyalakan

Mesin dalam kondisi dingin dan kondisi ini diketahui oleh ECU berdasarkan

informasi dari engine temperatur sensor (ETS). ECU akan memerintahkan injector

untuk menyemprotkan bensin lebih banyak, mirip dengan penggunaan choke saat

menstater engine dipagi hari. Putaran mesin meninggi semakin menurun seiring

31

dengan kenaikan suhunya. ECU jaga mengatur bukaan bypass valve untuk mengatur

suplay udara pada saat pada saat pemanasan mesin dalam kondisi stasioner kira

seperti ini sensor suhu mesin ETS, dapat dilihat pada gambar 2.20 dibawah ini :

Gambar 2.20 Injektor

Posisinya biasanya di silinder atau di head di jalur cairan pendingin (water cooled),

dan tegangan (V) yang di informasikan ke ECU Jadi ECU akan menerjemahkan

tegangan tersebut sebagai besaran suhu, kemudian data suhu ini digunakan untuk

mengeksekusi putusan bagian injector dan bypass valve (ISC). Posisi bypass valve

(ISC/idle switch control), dapat dilihat pada gambar 2.21 sebagai berikut :

Gambar 2.21 Sistem Injektor

32

2. Pada saat normal

Handle gas akan mentransfer gesekan tegangan lewat kabel throttle (kabel gas),

menjadi bukaan kupu-kupu (throttle valve). Bukaan ini disensor oleh TPS dan

memberikan informasi mengenai derajat bukaan klep kupu-kupu kepada ECU, dapat

dilihat pada gambar 2.22 dibawah ini :

Gambar 2.22 Throttle Switch

Sedangakan bentuk luarnya

Gambar 2.23 Throttle Position

33

Dan posisinya terletak di TB dengan poros yang terkoneksi dengan klep katup kupu-

kupu

Gambar 2.24 Throttle Body

Dan oleh ECU tegangan yang dikirimkan TPS ini akan diartikan sebagian

banyak volume udara yang masuk ditentukan oleh luasnya area yang terbuka

dikalikan dengan kecepatan aliran udara yang melalui TB.

Gambar 2.25 Klep kupu-kupu

34

Jika banyaknya bensin yang akan disemprotan oleh injector tergantung dari

durasi sinyal mulai dari “ECU Switches On” sampai “ECU Switches Off”, atau

sepanjang panah warna mereh dalam satuan mili detik (1/1000 detik). Sedangkan

bentuk dari injector secara umum tegangan yang berasal dari ECU akan diumpankan

kebagian koil solenoid (solenoid coil no.9) yang bersama-sama dengan core spring

(pegas mengembalikan no.4) menghasilkan gerakan core (poros) naik dan turun. Jika

naik maka lubang director pengarah akan terbuka dan sebaliknya. Durasi bukaan ini

dan tekanan bensin yang berasal dari fuel pump, akan menetukan banyaknya bensin

disemprotkan dapat dilihat dibawah ini ;

Gambar 2.26 Rochester

Tegangan yang berasal dari ECU akan diumpankan kebagian koil solenoid

(solenoid coil no.9) yang bersama-sama dengan core spring (pegas mengembalikan

no.4) menghasilkan gerakan core (poros) naik dan turun. Jika naik maka lubang

director pengarah akan terbuka dan sebaliknya. Durasi bukaan ini dan tekanan bensin

yang berasal dari fuel pump, akan menetukan banyaknya bensin disemprotkan.

35

2.10 Klep dan Tuas Pengontrol Cuk

1. Pengontrolan Cuk Secara Manual

Posisi katup Cuk pada karburator dikontrol oleh pengemudi dengan

mengoperasian sebuah tombol yang dipasang pada papan panel, cuk ke karburator

dengan sebuah kabel yang dinamakan kabel Bowden.

2. Pengontrolan Pencepatan

Pedal throttle mengontrol kecepatan dari mesin dengan menempatan jumlah

campuran udaran dan bensin yang dimasukan ke silinder mesin.

Pedal gas dari sebelah sisi kanan dari setang kendaraan dibagian pengemudi.

Pedal gas yang kemudi dengan kanan ini dihubungkan ke karburator dengan tuas gas

dan batang penarik atau kabel. Selama pedal gas ditarik, tuas membuka katup

percepatan dalam karburator, dapat dilihat pada gambar 2.27 sebagai berikut :

Gambar 2.27 Cuk pengontrol katup

36

3 Saluran Masuk

Saluran ini dinamakan juga saluran hisap atau inlet manifold yang menghubungkan

karburator kekepala silinder. Saluran ini menyalurkan campuran bahan bakar dan

udara ke masing-masing silinder. Sering kali, saluran dipanaskan terlebih dahulu

oleh gas buang atau mesin pendingin untuk memanaskan campuran udara dan bensin

yang akan masuk kesilinder. Inlet manifold secara normal dipasang pada kepala

silinder dengan baut dan mur sebagai penguncinya. Kedua manifold dan kepala

silinder mempunyai permukaan tersebut secara normal dipasang sebuah gasket.

2.11 Karasteristik Bahan Bakar Pertalite

Pertalite adalah bahan bakar cair yang diproses dari hasil destilasi minyak

bumi. Dimana unsur terpenting dalam pertalite adalah adanya kandungan hidrogen

(H) dan karbon (C), atau disebut Hidrokarbon. Agar memiliki sifat yang dapat

memenuhi unsur bahan bakar, makan dicampurkan berbagai bahan additive.

Sifat-sifat Utama Pertalite

a. Mudah menguap pada temperatur normal.

b. Mampu melarutkan minyak.

c. Memiliki kemampuan menahan knocking.

d. Titik nyala rendah.

e. Berat jenis 770 kg/m3 s/d 715 kg/m3

f. Meninggalkan sedikit sisa karbon pembakar.

g. LHV pertalite 44.394 kJ/kg

37

Angka Oktan (Octane Number)

Angka oktan adalah bilangan yang menujukan rentang ketahanan suatu bahan

bakar terhadap detonasi (Knocking). Pertalite dengan angka yang tinggi memiliki

sifat tidak mudah mengakibatkan Deformasi pada mesin.

Kemampuan suatu bahan bakar dapat di tingkatkan dengan menambah zat kimia

anti knock angentangent, seperti Tetraethyl lead. Pertalite yang mengandung zat ini

disebut Ethyl Gasoline.

Pertalite memiliki angka oktan antara 90 s/d 91. Sedangkan bensin dengan nilai

oktannya diatas angka tersebut dinamakan High octane gasoline.

Semakin tinggi perbandingan kompresi suatu mesin, maka semakin tinggi juga

nilai oktan bahan bakar yang harus digunakannya.

Namun nilai oktan yang tinggi bila digunakan pada mesin dengan perbandingan

kompresi yang rendah tidaklah mengguntungkan.

Campuran Udara dengan Pertalite ( Air fuel mixing)

Perbandingan campuran dalam satuan berat udara dengan pertalite disebut Air

Fuel Ratio. Untuk mendapatkan pemuai udara hasil pembakaran dengan tekanan

yang tinggi di dalam ruang bakar maka bensin dicampur dengan oksigen.

Secara teoritis, nilai perbandian berat campuran adalah 15 : 1, dalam kenyataan

dilapangan perbandingan tersabut dapat berubah tergantung pada beban/putaran

mesin.

38

2.12 Koil

Lilitan tenaga rendah terdiri atas 100-300 lilitan dari kawat tembaga yang

relative besar. Sedangkan lilitan tembaga tinggi terdiri atas 15.000-25.000 lilitan dari

kawat berukuran keci. Lilitan diisolasi lagi pada setiap lilitan, pada inti dan

bungkusnya baja. Inti adalah tersusun dari plat-plat yang tipis yang terbut dari baja

lunak.

Tegangan dari lilitan tegangan tinggi dapat membangkitkan 25.000 Volt.

Tegangan magnet pada rangkaian lilitan tembaga tinggi tergantung pada jarak antara

elektroda busi, tekanan kompresi, dan temperatur campuran bahan bakar dan udara.

Harga tegangan yang normal adalah 5.000-15.000 Volt. Tegangan terminal rendah

bertanda (+) dan (-), sehingga itu memungkinkan untuk menghubungkan koil dengan

besar, kesalahan hubungan membuat aliran pengapian salah arah melalui busi. Hasil

tegangan menghendaki nyala api berlebihan membuat 50% lebih tinggi dari pada koil

terhubung dengan baik.

2.13 Performance Motor Bakar

Prestasi mesin adalah kinerja yang ditunjukan oleh suatu mesin. Dalam

analisa motor bensin ada beberapa parameter prestasi yang harus diperhatikan atau

yang harus dihitung, diantara lain :

• Ne = Daya poros efektif (Watt)

• Pe = Tekanan efektif rata-rata (kg/cm2)

39

• mf = Pemakaian bahan bakar (kg/jam)

• F/A = Perbandingn bahan bakar udara

• SFC = Pemakain bahan bakar spesifik (kg/W.h)

• mu = Laju aliran massa udara (kg/s)

• ƞv = Efesiensi volumetrik

• ƞth =Efesiensi temal

2.13.1 Daya

Daya motor adalah besarnya kerja motor selama waktu tertentu. Daya yang

berguna adalah daya poros yang menggerakan beban. Daya poros dibangkitkan oleh

indikator yang merupakan gas hasil pembakaran yang menggerakan torak. Sebagian

daya indikator juga digunakan untuk mengurangi atau membatasi gesekan mekanis,

seperti gesekan torak terhadap dinding silinder dan bantalan dengan poros. Selain itu

daya indikator juga menggerakan beberapa aksesori pompa pelumas, pompa air

dingin atau pompa udara pendingin, pompa bahan bakar, dan generator. Jadi besar

daya poros adalah sebagai berikut :

Ne = Ni – (Ng – Na).............................................................pers 2.1 (Lit 10 hal 39)

Dimana : Ne = Daya poros atau daya efektif (kW)

Ni = Daya indicator (kW)

Ng = Daya gesek (kW)

Na = Daya aksesori (kW)

40

Daya poros dihitung dalam satuan Watt (N.m/s) atau dalam kW dan

didefenisikan sebagai momen torsi dikalikan dengan kecepatan putaran poros engkol.

T = m.g.l .............................................................................pers 2.2 (Lit 10 hal 67)

Dimana : T = Momen torsi (N.m)

m = Massa (kg)

g = Gaya grafitasi (m/s2)

l = Panjang (m)

Maka :

Ne = 2𝜋.𝑛.𝑇60

………………………………………………pers 2.3 (Lit 9 hal

39)

Dimana : Ne= Daya poros efektif (Watt)

n = Putaran poros engkol (rpm)

T = Momen torsi (N.m)

Pada motor bakar torak kenaikan temperatur dan tekanan fluida kerja

diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar dan udara dalam ruang bakar. Oleh

karna itu, energi yang digunakan akan dihitung berdasarkan jumlah energi bahan

bakar tersebut. Maka persamaannya sebagai berikut :

Qm = mf .LHV .............................................................pers 2.4 (Lit 10 hal 75)

Dimana = Qm = Kalor masuk (kcal/jam)

mf = Jumlah bahan bakar yang pergunakan (kg/jam)

LHV = Nilai kalor bahan bakar (kJ/kg)

41

Besarnya kerugian daya yang terjadi dapat diperhitungkan dalam efesiensi

mekanis yang dirumuskan sebagai berikut :

Ƞm = NeNi

= Pe rata−rataPi rata−rata

......................................................pers 2.5 (Lit 9 hal 40)

Dimana : Daya indikator dihitung menggunakan persamaan sebagai berikut :

Ni = Pirata-rata . Vl .z.n.a .....................................................pers 2.6 (Lit 9 hal

34)

Sebagai efesiensi indikator dapat dinyatakan sebagain berikut :

Ƞi = Ni𝑚𝑓

.............................................................................pers 2.7 (Lit 9 hal 35)

2.13.2 Tekanan efektif rata-rata

Tekanan efektif rata-rata didefenisikan sebagai tekanan fluida kerja terhadap

piston sepanjang langkah piston untuk menghasilkan kerja persiklus.

Pe =𝑁𝑒

𝑉𝑙.𝑧.𝑛.𝑎.......................................................................pers 2.8 (Lit 9 hal 30)

Dimana: Pe = Tekanan efektif rata-rata (kg/cm2)

Ne = Daya poros efektif (Watt)

z = Jumlah siklus per putaran

= 1 untuk motor bakar 2 langkah

= 12 untuk motor bakar 4 langakah

VL = Volume langkah torak

= Luas permukaan torak x panjang langkah torak

42

= 0,785.D2.S

D = Diameter torak (mm)

S = Panjang langkah torak (mm)

2.13.3 Pemakaian Bahan Bakar (ṁf)

Untuk mengukur seberapa banyaknya bahan bakar yang terpakai digunakan

gelas ukur, yang merupakan fluks volume yang dikalikan massa bahan bakar yang

menghasilkan fluks massa atau dinyatakan dalam satuan kg/jam. Fluks massa atau

aliran bahan bakar dituliskan dalam persamaan sebagai berikut :

ṁf= Q.𝜌Rbb

Karna volume bahan bakar (∆V) yang dipakai ditentukan, yaitu :

Q = V∆V

Sehingga persamaannya menjadi :

ṁf = V∆V𝜌Rbb . 3600 .........................................................pers 2.9 (Lit 10 hal

64)

Dimana : ṁf = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)

Q = Kapasitas (m3/s)

V = Volume bahan bakar yang diuji (m3)

∆V = Waktu yang dihasilkan bahan bakar yang diuji (s)

𝜌Rbb= Massa jenis bahan bakar (kg/ m3)

43

2.13.4 Pemakaian Bahan Bakar Spesifik (SFC)

Pemakaian bahan bakar spesifik dapat diartikan sebagai banyaknya bahan

bakar yang memakai per jam untuk menghasilkan sitiap kW daya motor. Pemakaian

bahan bakar spesifik dipakai sebagai ukuran ekonomi pemakaian bahan bakar,

semakin rendah harganya maka dapat dinyatakan sebagai efesiensi yang tinggi.

SFC = ṁf𝑁𝑒

......................................................................pers 2.10 (Lit 10 hal 51)

Dimana : SFC = Pemakaian bahan bakar (kg/kW.h)

ṁf = Laju aliran bahan bakar (kg/jam)

Ne = Daya poros efektif (kW)

2.13.5 Laju Aliran Massa Udara (ṁu)

Daya yang dapat dihasilkan motor dibatasi oleh jumlah udara yang masuk

kedalam selinder. Laju pemakain udara dapat diketahui dengan menghitung laju

aliran massa udara (ṁu) yang melewati manometer tabung U, dimana posisinya

berada disisi luar tangki peredam udara. Tangki peredam udara itu berguna untuk

mengperkecil amplitudo gelombang udara yang memasuki saluran masuk yang

dihubungkan dengan manometer tabung U.

Persamaan untuk percepatan aliran udara :

Vu = �2.𝑔.∆V(𝜌𝑚𝜌𝑢

− 1)...............................................pers 2.11 (Lit 10 hal 75)

44

Dengan mengetahui kecepatan aliran udara yang masuk ke tangki plenum,

maka debit udara masuk dapat diproleh melalui persamaan :

Qu = A.Vu ....................................................................pers 2.12 (Lit 10 hal 90)

Sehingga persamaan laju massa udaranya adalah :

ṁf= 𝜌Ru . Qu .................................................................pers 2.13 (Lit 10 hal

83)

Dengan mensubtitusikan persamaan 2.11 dengan 2.12 kedalam persamaan

2.13 Maka diproleh persamaan sebagai berikut :

ṁf . 𝜌Ru .A=�2.𝑔.∆V(𝜌𝑚𝜌𝑢

− 1)

Dimana : A = Luas penampang pipa (m2)

𝜌Ru = Massa jenis udara (kg/m2)

g = Gravitasi bumi (m/s2)

∆h = Perbedaan tinggi fluida pada manometer tabung U (m)

𝜌Rm = Massa jenis minyak (kg/m3)

2.13.6 Efesiensi termal (ƞth)

Efesiensi termal adalah perbandingan daya yang dihasilkan terhadap jumlah

energi bahan bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu. Efesiensi termal

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :

45

ƞth = 𝑁𝑒ṁ𝑓. 𝐿𝐻𝑉

. 100 % ....................................................pers 2.14 (Lit 10 hal

88)

Dimana : ƞth = Efesiensi termal

Ne = Daya Efektif (kW)

ṁf = Massa bahan bakar (kg/s)

LHV = Nilai kalor bahan bakar (kJ/kg)