BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Sistem bahan bakar adalah suatu sistem yang mendukung unjuk
kerja suatu mesin. Secara umun dapat di katakan fungsi sistem bahan
bakar adalah untuk menyuplai/memenuhi kebutuhan bahan bakar mesin
dalam kondisi siap. Sedangkan secara khusus fungsi sistem bahan
bakar adalah : 1. Sebagai penyuplai bahan bakar
2. Membersihkan bahan bakar dari kotoran-kotoran ( kontaminasi )
dan air ( uap air )
3. Merubah bahan bakar cair menjadi bahan bakar gas (
pencampuran bahan bakar cair dengan udara )
4. Mengatur suplai bahan bakar sesuai dengan kebutuhan mesin (
sesuai perubahan beban dan putaran ).
Komponen utama dalam sistem bahan bakar terdiri dari:
Tangki bahan bakar.
Berfungsi untuk menampung bahan bakar. Tangki ini biasanya
diletakkan di bagian belakang kendaraan untuk mencegah kebocoran
apabila terjadi benturan Saluran bahan bakar.Pada sistem bahan
bakar terdapat 3 saluran bahan bakar yaitu: saluran utama yang
menyalurkan bahan bakar dari tangki ke pompa bahan , saluran
pengembali yang menyalurkan bahan bakar kembali dari karburator ke
tangki, dan saluran uap bahan bakar yang menyalurkan gas HC (uap
bensin) dari dalam tangki bahan bakar ke charcoal canister
Penyaring bahan bakar.
Berfungsi untuk memisahkan kotoran sehingga udara yang masuk ke
karburator dan ruang bakar benar-benar bersih Pompa bahan
bakar.Pompa bahan bakar yang biasa digunakan pada motor bensin
adalah pompa bahan bakar mekanik dan pompa bahan bakar listrik.
Pompa bahan bakar mekanik digerakkan oleh mesin itu sendiri,
sedangkan pompa bahan bakar listrik digerakkan oleh arus listrik.
Karburator atau sistem injeksi bahan bakarKarburator berfungsi
untuk mengubah bahan bakar yang berbentuk cair menjadi kabut dan
mengalirkannya ke silinder sesuai dengan kebutuhan mesin.1.2
Batasan Masalah
Batasan masalah dalam makalah ini ialah hanya membahas tentang
sistem bahan bakar (fuel system).
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari pembuatan makalah ini adalah
Untuk mengetahui apa itu sistem bahan bakar
Mengetahui sistem bahan bakar pada mesin bensin dan diesel.
Memahami secara mendalam sistem bahan bakar serta cara
kerjanya.
1.4 Manfaat
Manfaat dari pembuatan makalah ini ialah diharapkan mahasiswa
STITEKNAS Jambi khususnya mahasiswa jurusan Teknik Mesin agar lebih
mampu memahami secara mendalam tentang Sistem Bahan Bakar (Fuel
System).
BAB IIPEMBAHASAN
2.1 Sistem Bahan Bakar Pada Motor Bensin
Di dalam motor bensin selalu kita harapkan bahan bakar dan udara
itu sudah bercampur dengan baik sebelum dinyalakan oleh busi.
Banyak cara memperoleh campuran yang baik itu, dalam kasus ini
hanya dibicarakan bagaimana bahan bakar dimasukkan ke dalam arus
udara yang mengalir di dalam saluran isap sebelum masuk ke dalam
silinder. Ada dua sistem yang digunakan dalam motor bensin, yang
pertama yaitu sistem karburator dan yang kedua sistem injeksi
(EFI).2.1.1 Karburator Proses pembakaran akan terjadi bila terdapat
3 unsur utama yaitu:
1. Bahan bakar
2. Oksigen atau udara
3. Api atau temperatur diatas titik nyala bahan bakar.
Pembakaran akan lebih mudah dilakukan bila bahan bakar dalam
bentuk kabut atau butiran kecil dengan komposisi campuran udara dan
bahan bakar tepat. Proses pengabutan bahan bakar dan bercampurnya
udara dengan bahan bakar disebut proses karburasi, alat yang
digunakan untuk proses karburasi disebut karburator.Dengan demikian
karburator berfungsi :1. Mengkabutkan bahan bakar sehingga mudah
dibakar
2. Mencampur udara dan bahan bakar pada komposisi yang paling
tepat sesuai dengan kondisi kerja mesin.
3. Mengontrol jumlah campuran yang masuk kedalam silinder guna
mengontrol tenaga dan kecepatan sepeda motor.1.1 Skema suatu sistem
penyaluran bahan bakar menggunakan karburator
Gb.1 skema suatu sistem penyaluran bahan bakar
Pompa bahan bakar (biasanya jenis positive displacement)
mengalirkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke karburator untuk
memenuhi jumlah bahan bakar yang harus tersedia di dalam
karburator. Pompa ini terutama dipakai apabila letak tangki lebih
rendah daripada karburator. Untuk membersihkan bahan bakar dari
kotoran yang dapat mengganggu aliran atau menyumbat saluran bahan
bakar, terutama saluran di dalam karburator, dipergunakan saringan.
Sebelum masuk ke dalam silinder, udara mengalir melalui karburator
yang mengatur pemasukan, pencampuran, dan pengabutan bahan bakar ke
dalam arus udara sehingga diperoleh perbandingan campuran yang
sesuai dengan keadaan beban dan kecepatan poros engkol.
Penyempurnaan pencampuran bahan bakar-udara tersebut berlangsung,
baik di dalam saluran isap maupun di dalam silinder sebelum
campuran itu terbakar. Campuran itu haruslah homogeny serta
perbandingannya sama untuk setiap silinder. Campuran yang kaya
diperlukan dalam keadaan tanpa beban dan beban penuh, sedangkan
campuran yang miskin dalam keadaan normal.1.2 Prinsip Kerja
Karburator
Saat langkah hisap, piston bergerak dari TMA menuju TMB, ruang
di dalam silinder membesar, tekanan turun sehingga udara mengalir
ke dalam silinder. Gb.2 Prinsip kerja karburatorAliran udara
melewati venturi sehingga kecepatan naik dan tekanan turun.
Turunnya tekanan di venturi menyebabkan bensin diruang pelampung
terhisap keluar bertemu dengan udara dan terurai atau pecah menjadi
butiran-butitan kecil.Konsep pengabutan karburator hampir sama
dengan pengabutan yang terjadi pada penyemprot obat nyamuk. Didepan
lubang pompa terdapat pipa kecil yang dihubungkan dengan tangki
cairan obat, saat pompa obat nyamuk ditekan maka udara dari dalam
pompa mengalir keluar, karena kecepatan aliran tinggi maka tekanan
dilubang pompa turun dan menghisap cairan obat yang ada di dalam
tangki, cairan obat keluar bertemu dengan udara dan terurai menjadi
butiran kecil.
1.3 Perbandingan Udara Dengan Bahan BakarBahan bakar yang masuk
ke dalam silinder harus mudah terbakar agar dapat menghasilkan
efisiensi konversi energi dan tenaga maksimal. Pembakaran bahan
bakar akan mudah dilakukan bila komposisi campuran udara dan bahan
bakar tepat dan butiran sangat kecil atau bensin dalam bentuk
gas.
Perbandingan udara dengan bahan bakar yang tepat memungkinkan
terjadi pembakaran sempurna, sehingga:
1. Pemakaian bahan bakar ekonomis karena efisiensi konversi
energi maksimal.
2. Polusi gas buang rendah karena semua bahan bakar terbakar.3.
Performa kendaraan tinggi karena tenaga yang dihasilkan
besar.Perbandingan udara dengan bahan bakar yang ideal adalah 14,7
gr udara dengan 1 gr bahan bakar, perbandingan ideal juga sering
disebut perbandingan Stoichiometric. Perbandingan udara dengan
bahan bakar (Air Fuel Ratio atau AFR) dikelompokkan menjadi 3,
yaitu:
AFR = 14,7 ( berarti campuran ideal;
AFR >14,7 ( berarti campuran kurus/miskin;
AFR < 14,7 ( berarti campuran gemuk/kaya.Berat udara mengalir
per satuan waktu dapat dirumuskan sebagai berikut :
a = A2Dimana :
a = berat udara mengalir per satuan waktu (kg/s)
A2=luas penampang pada A2 (m2)g= gravitasi (m/s2)
=berat jenis udara (kg/m3)
Pa = tekanan udara (kg/m2)
A1= luas penampang pada A1 (m2)Sedangkan berat bahan bakar
mengalir per satuan waktu adalah :
f = Kf Af Dimana :
f = berat bahan bakar mengalir per satuan waktu (kg/s)
Kf= koefisien aliran bahan bakar (0,6-0,75)Af=luas penampang
(m2)g= gravitasi (m/s2)
=berat jenis bahan bakar (kg/m3)
Pa = tekanan udara (kg/m2)Perbandingan udara dengan bahan bakar
sesungguhnya tergantung dari temperatur dan kondisi kerja mesin.
Perbandingan saat menghidup mesin (starting), berbeda dengan saat
idling, putaran lambat maupun saat dipercepat. Hubungan
perbandingan dengan kondisi kerja mesin adalah sebagai
berikut:NoKondisi Kerja MesinAFRNoKondisi Kerja MesinAFR
1Saat start temperatur dingin (Choke) 2-3 : 16Putaran maks
(beban penuh)12 - 13 : 1
2Saat start temperatur panas7- 8 : 17Putaran sedang 15 17 :
1
3Saat idling8 -10 : 18Tenaga optimal12-13 : 1
4Kecepatan rendah10 -12 : 19Emisi rendah15 : 1
5Aksklerasi2 -3 : 110Bahan bakar ekonomis16 - 17 : 1
Tabel 1. Perbandingan Campuran Bahan Bakar
1.4 Lambda
Lambda (() merupakan perbandingkan antara jumlah udara
sesunggunya yang masuk ke dalam siliden dibandingkan dengan udara
secara teori. Lambda (() dapat dirumuskan: ( =
Jika jumlah udara sesungguhnya 14,7 maka:( =
( =
( = 1
Artinya:
( = 1 ( berarti campuran ideal atau stociometric( > 1 (
berarti campuran kurus (lebih banyak udara)
( < 1 ( berarti campuran kaya (kekurangan udara)
AFR(AFR(
50,340151,020
60,40815,51,054
70,476161,088
80,54416,51,122
90,612171,156
100,68017,51,190
110,748181,224
120,81618,51,259
130,884191,293
140,95219,51,327
14,71,000201,361
Tabel 2. Hubungan AFR dengan nilai (Pemahaman terhadap nilai (
ini mempermudah untuk menyatakan kondisi campuran yang masuk ke
dalam mesin dan dapat lebih mudah menganalisis kondisi mesin.
Grafik pada gambar 5.26 menggambarkan hubungan antara nilai (
dengan gas buang yang dihasilkan mesin (dengan asumsikan mesin
dalam kondisi normal pada kecepatan konstan). Seperti terlihat pada
grafik, konsentrasi emisi CO dan HC menurun pada campuran kurus,
namun kandungan NOx meningkat pada AFR yang semakin kurus.
Sebaliknya, ketika campuran kaya, NOx menurun tetapi CO dan HC
meningkat. Hal ini berarti, pada mesin bensin sangat sulit untuk
mencari upaya penurunan emisi CO, HC dan NOx pada waktu bersamaan,
apalagi dengan mengubah campurannya saja.
Gb.3 Hubungan dengan lambda dengan emisi gas buangGrafik
konsumsi bahan bakar (b) mencapai titik terendah pada posisi (
beberapa titik di atas 1. Pada posisi itu pula didapatkan nilai NOx
yang tinggi, meskipun CO dan HC pada titik rendah. Pada saat
tersebut proses pembakaran terjadi mendekati sempurna dengan CO2
maksimum.Jika menginginkan kondisi pembakaran dengan tenaga
maksimum, maka ( harus dibuat lebih rendah dari nilai 1, kira-kira
0,90, namun dengan konsekuensi konsumsi dan emisi CO dan HC akan
meningkat tinggi.2.1.2 EFI (Electric Fuel Injection)2.1.2.1
Macam-Macam Sistem InjeksiSumber pencemaran udara lebih dari 75%
disebabkan oleh kendaraan bermotor. Mengingat hal itu produsen
kendaraan berlomba menciptakan kendaraan rendah emisi. Aplikasi
teknologi injeksi bahan bakar pada motor bensin merupakan salah
satu upaya menciptakan kendaraan yang rendah emisi. Selain rendah
emisi, aplikasi sistem injeksi juga memungkinkan pemakaian bahan
bakar ekonomis dan performa mesin meningkat. Pada saat ini
teknologi injeksi bahan baker juga diaplikasikan pada sepeda motor.
Berdasarkan sistem kontrolnya, sistem injeksi bahan bakar dibagi
menjadi 2, yaitu :a. Kontrol Mekanik
Sistem injeksi bahan bakar motor bensin tipe K Jetronic
merupakan sistem injeksi kontrol mekanik. Pada sistem ini injektor
menyemprotkan bensin secara terus-menerus dalam setiap saluran
masuk silinder motor. Pengontrolan jumlah injeksi bahan bakar ke
setiap saluran masuk ditakar oleh plunyer pengontrol (control
plunger) yang terletak di distributor bahan bakar dan pengontrolan
udara dilakukan oleh air flow sensor. b. Kontrol Elektronik
(Electronic Fuel Injection (EFI)
Sistem injeksi motor bensin dengan kontrol elektronik pada saat
ini paling banyak digunakan. Sistem injeksi kontrol elektronik/ EFI
secara umum dikelompokkan menjadi 2 yaitu:Sistem injeksi kontrol
elektronik/ EFI secara umum dikelompokkan menjadi 2 yaitu: L
Jetronic
Kode L berasal dari bahasa Jerman Luft yang berarti udara. Pada
EFI L Jetronic, kontrol injeksi dilakukan secara elektronik oleh
Electronic Control Unit (ECU) berdasarkan jumlah udara yang masuk.
Sensor untuk mengukur jumlah udara yang masuk ke dalam silinder
adalah Air Flow Meter. D Jetronic
Kode D berasal dari bahasa Jerman Drunk yang berarti tekanan.
Pada EFI D Jetronic, kontrol injeksi dilakukan secara elektronik
oleh Electronic Control Unit (ECU) berdasarkan jumlah udara yang
masuk. Sensor untuk mengukur jumlah udara yang masuk ke dalam
silinder adalah Manifold Absolute Pressure Sensor (MAP Sensor).
Gb 4. EFI D-Jetronic dan L-Jetronic2.1.2.2 Kelebihan Sistem
Injeksi Dibandingkan Dengan Karburator
Sistem injeksi bahan bakar mempunyai beberapa kelebihan
dibandingkan dengan sistem karburator, kelebihan tersebut antara
lain:
1. Pengabutan bahan bakar lebih baik yang menjamin homogenitas
campuran lebih baik
2. Komposisi campuran sesuai dengan putaran dan beban mesin
3. Pembakaran lebih sempurna sehingga
a) Bahan bakar lebih hemat
b) Tenaga mesin lebih besar
c) Emisi gas buang lebih rendah2.1.2.3 Bagian-Bagian Sistem
Injeksi Bahan BakarSistem injeksi bahan baker dapat dikelompokan
menjadi 3 kelompok sistem dasar, yaitu:1. Sistem bahan bakar (Fuel
System):
Sistem bahan bakar berfungsi untuk mensuplay bahan bakar tekanan
tinggi sehingga siap diinjeksikan.
2. Sistem induksi (Air Induction System):
Sistem induksi berfungsi untuk mengontrol jumlah udara yang
masuk kedalam silinder.
3. Sistem kontrol elektronik (Electronic Control System): Sistem
kontrol elektronik berfungsi untuk mengontrol jumlah bahan bakar
yang di injeksikan ke dalam silinder berdasarkkan dari masukan
sensor yang ada.
2.1.2.4 Prinsip Kerja Sistem Injeksi Saat mesin distarter atau
mesin hidup maka pompa bahan bakar (fuel pump) bekerja menghisap
bahan bakar dari tangki (fuel tank) dan menekan ke pipa deliveri
(delivery pipe) dengan terlebih dahulu disaring oleh saringan bahan
bakar (fuel filter). Bila tekanan bahan bakar melebihi batas yang
ditentukan maka regulator akan membuka dan bahan bakar akan
mengalir ke tangki melalui saluran pengembali (return pipe).
Injektor dihubungkan ke pipa deliveri sehingga saat jarum injektor
membuka maka injektor akan mengabutkan bakan bakar ke arah katup
hisap dan masuk ke dalam silinder.
Gb 5. Tata letak komponen sistem bahan bakar EFI
Aliran bahan bakar dapat digambarkan sebagai berikut:
Gb 6. Aliran bahan bakar pada sistem EFI2.2 Sistem Bahan Bakar
Pada Motor Diesel
Penemu motor Diesel adalah seorang ahli dari Jerman, bernama
RUDOLF DIESEL Ia mendapat hak paten untuk mesin Diesel pada tahun
1892, tetapi mesin Diesel tersebut baru dapat dioperasikan dengan
baik pada tahun 1897. Kesulitan Rudolf Diesel pada saat itu adalah
belum ada pompa injeksi yang dapat menyemprotkan bahan bakar dengan
tekanan tinggi (pompa injeksi yang baik baru ada pada tahun
1924)Seperti diketahui penemuan motor diesel oleh RUDOLF DIESEL
pada tahun 1895 masih belum sempurna, terutama pada sistem
penyemprotan bahan bakar. Karena untuk mneyemprotkan bahan bakar
pada silinder yang bertekanan tinggi diperlukan konstruksi pompa
yang khusus.
Di akhir tahun 1922, ROBERT BOSCH mulai mengadakan penelitian,
percobaan dan pengembangan sistem penyemprotan bahan bakar pada
motor diesel. Akhirnya usaha itu berhasil dengan diproduksinya seri
pertama pompa injeksi pada tahun 1927.Sistem bahan bakar diesel
berfungsi untuk melayani kebutuhan bahan bakar selama motor diesel
bekerja.
2.2.1 Perlengkapan Sistem Bahan Bakar Diesel
Gb 7. Perlengkapan sistem bahan bakar dieselKeterangan
1. Tangki bahan bakar
2. Pompa pengalir
3. Advans saat penyemprotan
4. Saringan halus
5. Pompa injeksi
6. Governor
7. Injektor / Nozel
8. Busi pemanas
2.2.2 Sistem Aliran Solar
Gb 8. Sistem Aliran SolarKeterangan gambarbahan bakar tekanan
tinggi / bahan bakar bersih
bahan bakar kotor
bahan bakar kembali ketangki
1. Tangki solar2. Saringan pada pompa pengalir3. Pompa tangan4.
Saringan halus5. Pompa injeksi6. Pipa tekanan tinggi
7. Nozel
2.2.3 Penyemprotan Bahan Bakar
Penyemprotan bahan bakar kedalam silinder dilaksanakan dengan
mempergunakan sebuah alat yang dinamai nosel/injektor. Di samping
beberapa persyaratan lain yang diperlukan, bahan bakar yang
disemprotkan itu harus habis terbakar sesuai dengan prestasi yang
diharapkan. Dapat dikatakan fungsi penyemprotan bahan bakar adalah
:
1. Memasukkan bahan bakar kedalam silinder sesuai dengan
kebutuhan
2. Mengabutkan bahan bakar sesuai dengan derajat pengabutan yang
diminta, dan
3. Mendistribusikan bahan bakar untuk memperoleh pembakaran
sempurna dalam waktu yang ditetapkan.
Tekanan udara di dalam silinder sudah sangat tinggi (35-50 atm)
ketika bahan bakar disemprotkan. Dengan sendirinya tekanan
penyemprotan haruslah lebih tinggi dari tekanan udara tersebut.
Kelebihan tekanan itu juga diperlukan untuk memperoleh kecepatan
penyemprotan (kecepatan bahan bakar keluar dari penyemprot)
tertentu, yaitu sesuai dengan derajat pengabutan yang diinginkan.
Besarnya kecepatan penyemproan ini dapat dinyatakan dengan
persamaan:
C = CD
Dimana :C=kecepatan penyemprotan (m/s)
CD=koefisien aliran bahan bakar (0,6-0,75)
g =percepatan gravitasi (m/s2)
P = kelebihan tekanan penyemprotan (kg/m2)
f= berat jenis bahan bakar (kg/m3)BAB III
KESIMPULAN DAN SARAN3.1 Kesimpulan
Sistem bahan bakar adalah suatu sistem yang mendukung unjuk
kerja suatu mesin. Secara umun dapat di katakan fungsi sistem bahan
bakar adalah untuk menyuplai/memenuhi kebutuhan bahan bakar mesin
dalam kondisi siap. Sedangkan secara khusus fungsi sistem bahan
bakar adalah :
1. Sebagai penyuplai bahan bakar
2. Membersihkan bahan bakar dari kotoran-kotoran ( kontaminasi )
dan air ( uap air )
3. Merubah bahan bakar cair menjadi bahan bakar gas (
pencampuran bahan bakar cair dengan udara )
4. Mengatur suplai bahan bakar sesuai dengan kebutuhan mesin (
sesuai perubahan beban dan putaran ).3.2 Saran
Adapun saran yang dapat diberikan ialah hendaknya dalam mata
kuliah motor bakar diadakan praktek agar mahasiswa dapat lebih
memahami tentang motor bakar serta sistem-sistemnya.
DAFTAR PUSTAKA
http://me.its.ac.id/?page_id=359 (akses 10 Desember 2014)
http://s3.amazonaws.com/ppt-download/makalahmotordiesel-130314080549
(akses 10 Desember 2014)
http://www.slideshare.net/helmijunaedi/makalah-motor-diesel (akses
10 Desember 2014)
http://matrudian.files.wordpress.com/2010/09/motor-bakar-3.pptx
(akses 10 Desember 2014)
http://leorensiussilalahi.blogspot.com/2013/02/sistem-bahan-bakar.html
(akses 11 Desember 2014)
https://yefrichan.files.wordpress.com/2010/05/motor-bakar.doc
(akses 11 Desember 2014)
http://www.slideshare.net/bisrul/3-sistem-bahan-bakar (akses 11
Desember 2014)
http://diharto.files.wordpress.com/2011/07/injeksi-bahan-bakar.doc
(akses 11 Desember 2014) EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
EMBED MSPhotoEd.3
20
_1480232782.bin
_1480232783.bin
_1480232781.bin