Motor Bakar Bensin


2.1.1  Pengertian Mesin, Engine dan Heat Engine

Mesin (machine) adalah suatu alat yang berfungsi memudahkan dalam melakukan pekerjaan Engine didefinisikan sebagai suatu alat yang berfungsi merubah suatu energi dari satu bentuk ke bentuk lain. Heat engine atau mesin kalor adalah suatu mesin yang merubah energi kimia menjadi energi termal dan selanjutnya dirubah menjadi energi mekanik dimanfaatkan untuk melakukan kerja.

2.1.2  Klasifikasi Heat Engine

  1. Wankel Engine

Prinsip kerja wankel engine ini menggunakan piston yang bergerak rotasi. Cara kerjanya adalah campuran bahan bakar dan udara masuk melalui saluran masuk kemudian dikompresikan sehingga tekanan menajdi naik. Selanjutnya dipercikan bunga api dari busi dan terjadi pembakaran di ruang bakar. Setelah itu terjadi ekspansi dan karena putaran dari crankshaft gas buang keluar melalui saluran buang.

  1. Open Cycle Gas Turbine

Prinsip kerjanya adalah udara dari lingkungan masuk ke kompresor kemudian tekanan menjadi naik. Pada combustion chamber bahan bakar dimasukkan sehingga udara bertekanan tinggi bercampur dengan bahan bakar dan setelah itu terjadi pembakaran. Gas hasil pembakaran ini dimanfaatkan untuk memutar turbin. Pada turbin dihasilkan kerja yang menyebabkan poros berputar. Poros dari turbin ini dihubungkan ke kompresor sehingga kerja yang dihasilkan turbin bisa dimanfaatkan untuk memutar kompresor.

  1. Close Cycle Gas Turbine

Sistem tenaga pada close cycle gas turbine ditunjukkan oleh gambar 2.6. Prinsip kerja dari jenis heat engine ini yaitu udara masuk ke kompresor kemudian tekanan menjadi naik. Pada heat exchanger panas dimasukkan selanjutnya diteruskan ke turbin dan menghasilkan kerja berupa putaran poros. Poros dari turbin ini dihubungkan ke kompresor sehingga kerja yang dihasilkan turbin bisa dimanfaatkan untuk memutar kompresor. Setelah keluar dari turbin, udara tersebut masuk ke heat exchanger. Pada heat exchanger ini panas dikeluarkan dan selanjutnya masuk kembali ke kompresor.

  1. Steam Turbine

Sistem tenaga pada steam turbine memanfaatkan tenaga uap dalam operasinya. Uap tersebut dapat berasal dari pembakaran batu bara atau pemanasan air. Uap ini dimanfaatkan untuk memutar turbin kemudian memutar generator yang dapat menghasilkan listrik.

  1. Stirling Engine

Prinsip kerja stirling engine ini adalah mengunakan dua torak yang dihubungkan ke satu poros engkol. Udara dari ruang silinder bawah berupa udara panas akibat adanya pemanas di dinding silinder. Kemudian udara panas tersebut masuk ke ruang silinder atas sehingga mendorong torak bergerak ke bawah dan memutar poros engkol. Pada bagian dinding silinder atas terdapat pendingin sehingga udara menjadi dingin dan torak kembali bergerak ke atas.

  1. Steam Engine

Sistem tenaga pada steam engine termasuk salah satu sistem tenaga tertua di dunia. Pada sistem tenaga ini memanfaatkan tenaga uap dalam kinerjanya. Prinsip kerjanya adalah air dipanaskan sehingga menjadi uap. Kemudian uap panas tersebut dialirkan melalui pipa-pipa menuju ruang silinder sehingga torak bergerak secara translasi.

2.1.3 Perbedaan Antara Internal Combustion Engine dengan External Combustion    Engine

Sistem pembakaran pada mesin termal terbagi atas dua, yaitu :

  1. Internal Combustion Engine (ICE)

Internal combustion engine atau pembakaran dalam merupakan suatu sistem pembakaran bahan bakar dan udara yang terjadi di dalam ruang bakar atau silinder sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida kerja.

  1. External Combustion Engine (ECE)

Pada external combustion engine, proses pembakaran terjadi di ruang bakar, dimana energi termal dari gas hasil pembakaran dipindahkan ke fluida kerja mesin, melalui beberapa dinding pemisah.

2.1.4   Klasifikasi Motor Bakar

Motor bakar merupakan salah satu jenis dari mesin termal atau mesin kalor. Pada motor bakar, proses konversi energi yang terjadi di dalam silinder, dimana energi kimia dikonversi menjadi energi termal dan selanjutnya dikonversi lagi menjadi energi mekanik (energi termal menyebabkan gerak translasi torak menjadi rotasi poros engkol).

Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi :

a.       Berdasarkan pada jumlah langkah

  • Ø  2 langkah
  • Ø  4 langkah

b.      Berdasarkan sistem pengapian

  • Ø  Spark Ignition Engine (percikan nyala api)
  • Ø  Compression Ignition Engine (penyalaan dengan kompresi)

c.       Berdasarkan jumlah silinder

Jumlah silinder pada motor bakar lebih diidentikkan dengan jumlah piston yang digunakan. Pembagiannya adalah :

  • Ø  Piston Tunggal
  • Ø  Piston Ganda

Motor bakar ini menggunakan dua piston. Pada motor bakar piston ganda pergerakan piston serentak.  Motor bakar dengan piston ganda sudah dimiliki oleh mesin kapasitas besar seperti motor Harley Davidson,

  • Ø  Multi Piston

Motor bakar ini menggunakan banyak piston. Pada motor bakar multi piston, pergerakkan piston tidak serentak. Motor bakar dengan multi piston dimiliki oleh mobil,

  1. Berdasarkan letak katup
  • Ø  Kepala
  • Ø  Samping
  • Ø  Bawah
  1. Berdasarkan pergerakan piston
  • Ø  Translasi
  • Ø  Rotasi
  1. Berdasarkan bahan bakar
  • Ø  Bensin
  • Ø  Diesel
  1. Berdasarkan susunan silinder

Ø  Inline engine

Mesin inline merupakan mesin dengan susunan silinder lurus, seperti yang terlihat pada gambar 2.22

Ø  ’V’ engine

Pada mesin V, susunan silinder terpasang pada 2 buah ruang bakar yang tersusun dengan sudut tertentu sehingga membentuk sperti huruf V,

Ø  Opposed cylinder engine

Opposite cylinder enggine tersusun dimana piston berakhir pada ujung silinder dan tidak ada kepala silinder. .

Ø  Opposed piston engine

Pada opposite piston engine,silinder ganda berakhir dengan piston pada langkah akhir dan tidak ada kepala silinder,

Ø  Radial engine

Radial engine tersusun dumana piston bergerak keluar dari titik pusat poros engkol,

Ø  ‘X’ type engine

X tipe engine  engine tersusun atas 2 buah blok mesin V yang bertentangan satu sama lain..

Ø  ‘H’ type engine

H type engine terdiri dengan  2 buah silinder ganda yang tersusun menyerupai huruf H, Ø  ‘U’ type

U type tersusun atas 2 buah mesin lurus dengan 2 cranksaft yang terpisah,

Delta type engine

Delta type terdiri atas 3 buah opposite piston yang tersusun membentuk segitiga,

2.1.5        Parameter Mesin Motor Bakar

Parameter mesin merupakan kelengkapan dari suatu mesin. Dimana parameter inilah yang digunakan untuk menentukan prestasi dari suatu mesin.

Keterangan:

  • TDC (Top Dead Center) adalah posisi teratas dari pergerakan piston.
  • BDC (Bottom Dead Center) adalah posisi paling bawah dari pergerakan piston.
  • Vc (Volume Clearence) adalah volume yang tersisa pada saat piston mencapai TMA.
  • B (bore) adalah diameter dari piston.
  • S (Swept) adalah panjang langkah dari piston atau jarak dari TMA ke TMB.
  • Vd (Volume Displacement) adalah Volume dari perpindahan piston yaitu Dari TMA sampai TMB.
  • r adalah panjang connecting rod.
  • a adalah diameter dari poros engkol.
  • Θ adalah sudut kemiringan poros engkol dengan connecting rod.

2.1.6        Siklus Otto

Sistem pembakaran pada motor bakar bensin dinamakan dengan siklus Otto. Sistem pembakaran tersebut dengan memasukkan panas pada volume konstan. Selengkapnya proses termal yang terjadi pada siklus daya motor bensin dapat dilihat pada diagram  P-v  dan T-s  yang tergabung dalam gambar 2.24 tentang siklus Otto.

Diagram P-v                                            Diagram T-s

Gambar 2.24 Gambar Siklus Otto

(sumber : http://www.wikipedia.com/ottocycle.blogspot.org)

Dimana :

  • 0-1              Langkah hisap (katup hisap terbuka)
  • 1-2              Langkah kompresi (katup hisap dan katup buang tertutup)
  • 2-3              Pembakaran bahan bakar udara
  • 3-4              Langkah usaha (katup hisap dan katup buang tertutup)
  • 4-5              Langkah pendinginan
  • 5-0              Langkah buang

Secara sepintas prinsip dasar dari motor bakar ini agak mirip dengan sistem propulsi yang terdapat pada mesin jet pesawat, namun punya perbedaan. Yang menjadi perbedaan adalah kalau Sistem Propulsi daya dorong yang dihasilkan oleh ledakan bahan bakar langsung mendorong benda atau gas buang yang menghasilkan daya dorong serta gerakan yang dihasilkan berupa gerakan translasi, sedangkan kalau Motor Bakar ledakan bahan bakar menghasilkan kerja mesin serta gerakan yang dihasilkan berupa gerakan rotasi.

2.1.7        Prinsip Kerja Motor Bakar Bensin 2 Langkah dan 4 Langkah

1.      Motor Bakar Bensin 4 langkah

Motor Bakar Bensin empat yang langkah (four stroke engine) ditemukan  oleh Nikolaus Otto di 1876, oleh karena karenanya mesin ini disebut mesin Otto (Otto cycle). Motor 4 langkah merupakan suatu mesin yang dalam satu siklus kerjanya terdiri dari langkah hisap, langkah kompresi, langkah kerja, langkah buang.  Dimana saat pada langkah hisap katup hisap terbuka, sehingga udara dan bahan bakar masuk ke ruang bakar. Selanjutnya dilakukan langkah kompresi oleh poros, dan saat tekanan ruang bakar menjadi sangat tinggi diberi loncatan bunga api yang menyebabkan terjadinya ledakan bahan bakar sehingga terjadi langkah kerja. Saat piston mencapai titik mati bawah setelah melakukan langkah kerja, maka katup buang terbuka dan terjadi langkah buang, dimana gas buang di keluarkan dari ruang bakar.

Proses kerja motor bakar bensin 4 langkah adalah sebagai berikut :

a.       Langkah isap

Langkah ini diawali dengan pergerakan piston dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB), katup isap terbuka dan katup buang tertutup. Melalui katup isap, campuran bahan bakar bensin-udara masuk ke dalam ruang bakar. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.26

.

Gambar 2.26 Proses Langkah Hisap

(sumber : smkpraskabjambi.sch.id)

2. Langkah kompresi

Poros engkol berputar menggerakan torak ke TMA setelah mencapai TMB. Katup masuk dan katup buang tertutup. Campuran udara bahan-bakar dikompresikan, tekanan dan temperatur di dalam silinder meningkat, sehingga campuran ini mudah terbakar. Proses pemampatan ini di sebut juga langkah tekan, yaitu ketika torak bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.27 Gambar 2.27 Proses Langkah Kompresi

(sumber : smkpraskabjambi.sch.id)

3. Langkah kerja

Saat berlangsungnya langkah kerja ini, kedua katup tertutup. Pada waktu torak mencapai TMA, timbul loncatan bunga api listrik dari busi dan membakar campuran udara-bahan bakar yang bertekanan dan bertemperatur tinggi sehingga timbul ledakan, akibatnya torak terdorong menuju TMB sekaligus menggerakkan poros engkol sehingga diperoleh kerja mekanik. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.28

4. Langkah buang

Setelah mencapai TMB poros engkol menggerakkan torak ke TMA, volume silinder mengecil. Pada saat langkah buang katub masuk tertutup dan katu buang terbuka. Torak menekan gas sisa pembakaran ke luar silinder. Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA, katup isap mulai terbuka dan beberapa saat setelah bergerak ke bawah, katup buang sudah menutup.Gerakan ke bawah ini menyebabkan campuran udara-bahan bakar masuk ke dalam silinder, sehingga siklus tersebut terjadi secara berulang.Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.29
  1. Motor Bakar Bensin 2 langkah

otor dua langkah mengkombinasikan empat langkah proses yang dibutuhkan pada motor empat langkah hanya dalam dua langkah saja. Langkah isap, kompresi, kerja, dan langkah buang terjadi dalam dua langkah torak berturut-turut atau dalam satu kali putaran poros engkol. Motor bensin dua langkah (2-tak) merupakan motor bakar yang mengalami dua proses dalam setiap langkahnya.

Langkah pertama, terjadi proses isap dan kompresi, dimana pada langkah ini torak bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas). Pada keadaan ini lubang pemasukan dan pembuangan terbuka, gas baru masuk ke dalam silinder dan mendorong sisa-sisa pembakaran keluar. Kemudian torak bergerak dan menutup lubang pemasukan dan pembuangan sehingga gas baru dipadatkan (kompresi).

Langkah kedua, terjadi proses kerja dan buang, dimana pada saat ini torak bergerak dari TMA menuju TMB. Pada saat torak berada pada TMA terjadi pembakaran sehingga tekanan gas naik dan mendorong torak menuju TMB, menghasilkan kerja (ekspansi). Kemudian lubang pembuangan terbuka, maka gas bekas keluar. Setelah itu lubang pemasukan terbuka dan gas baru yang bertekanan lebih besar masuk, demikian proses ini berulang secara terus-menerus.

 

2.1.8. Perbedaan Motor Bakar Bensin dan Motor Bakar Diesel

            Perbedaan motor bakar bensin dan diesel dapat lihat pada tabel di bawah ini :

Tabel 2.2  Perbedaan Motor Bakar Bensin dan Motor Bakar Diesel

No. Deskripsi Mesin Bensin Mesin Diesel
1 Siklus dasar Bekerja pada siklus otto atau

pemasukan panas pada volume konstan

Bekerja pada siklus diesel atau siklus pemasukan panas pada volume konstan
2 Bahan bakar Bensin, temperatur pengapian tinggi Minyak diesel, temperatur pengapian rendah
3 Pemasukan

Bahan bakar

Campuran udara-bahan bakar dimasukkan selama tahap isap Bahan bakar diinjeksi secara langsung ke ruang bakar pada tekanan tinggi

pada akhir tahap kompresi

4 Kontrol Katup mengatur jumlah bahan bakar dan udara yang masuk dan keluar Jumlah bahan bakar diatur, udara tidak diatur
5 Pengapian Membutuhkan system pengapian dgn busi diruang bakar. Tegangan awal diberikan oleh Aki atau magnet Pembakaran terjadi karena adanya temperatur tinggi, karena adanya kompresi tinggi
6 Rasio 6 sampai 10 16 sampai 20
kompresi
7 Kecepatan Mesin kecepatan tinggi karena adanya

pembakaran homogen

Mesin kecepatan rendah karena

pembakaran tidak homogen

8 Efisiensi Rendah Tinggi
termal
9 Berat Lebih ringan Lebih Berat

 

2.1.9        Perbedaan Motor Bakar Bensin  4 Langkah dan 2 Langkah

Perbedaan motor bakar 4 langkah dan 2 langkah dapat dilihat dalam table 2.3 berikut :

Tabel 2.3. Perbedaan Motor Bakar Bensin 4 Langkah dan 2 Langkah

Deskripsi Mesin 4-tak Mesin 2-tak
Siklus termodinamik 4 gerakan piston 2 gerakan piston
Momen putar Kurang seragam Lebih seragam
Daya yang dihasilkan Lebih kecil Lebih besar
Pendinginan dan pelumasan Pendinginan air/udara,sedikit pelumasan Pendinginan gabungan,lebih banyak pelumasan
Katup 2 katup satu katup
Biaya pembuatan Lebih mahal Lebih murah
Efisiensi volumetrik Lebih baik Lebih rendah
Efisiensi termal Lebih tinggi Lebih rendah
Aplikasi Alat-alat berat Alat-alat ringan
Konstruksi Lebih sederhana Lebih rumit

 

2.1.10    Sistem Pendingin Pada Motor Bakar

Pada motor bakar torak, energi kimia yang tersimpan dalam bahan bakar diubah menjadi energi thermal pada saat pembakaran. Energi termal ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik berupa gerak translasi torak dan gerak rotasi poros engkol. Adanya pendinginan akan menyebabkan pengurangan besar energi termal sehingga pendinginan akan menurunkan efisiensi panas. Pendinginan harus ada karena dengan tidak adanya pendinginan akan menyebabkan silinder dan torak menjadi terlalu panas sehingga dapat mengakibatkan :

  1. Campuran bahan bakar dan udara yang dihisap oleh torak pada motor bensin dapat terbakar sendiri pada saat langkah kompresi (preignition),
  2. Pelumasan akan terganggu karena minyak pelumas dapat ikut terbakar sehingga torak macet yang dapat menimbulkan kerusakan pada silinder dan torak.

Dengan demikian, meskipun sebetulnya pendinginan itu merugikan (mengurangi efisiensi panas) pada motor bakar torak harus ada pendinginan.
Sistem pendinginan (cooling system) motor bakar torak (motor bensin dan motor diesel) didesain terutama untuk:

  1. Mengatur suhu operasi,
  2. Mencegah panas berlebihan (overheating).

Dengan adanya pengaturan suhu operasi dalam sistem pendinginan maka:

  1. Operasi engine akan terjaga pada tingkat panas terbaik,
  2. Engine akan terlindungi dari operasi terlampau dingin yang dapat mengakibatkan keausan dan pemborosan konsumsi bahan bakar, dan
  3. Engine terlindung dari preignition, detonasi (peletusan), ketukan (knock), dan kerusakan pada torak, katup-katup, dan pelumasan.

Bahan pendingin yang umum digunakan pada motor bakar torak adalah udara dan air. Pendinginan dengan udara disebut juga pendinginan langsung karena udara langsung mendinginkan bagian yang didinginkan. Pendinginan dengan air disebut pendinginan tidak langsung karena air mendinginkan bagian yang didinginkan, sedangkan air itu sendiri didinginkan oleh udara.

Pendinginan motor bakar torak dengan media udara terdiri atas:

  1. Pendingin udara stasioner

Proses pendinginan pada pendingin udara stasioner ditempuh dengan cara menghadirkan udara melalui hembusan kipas (fan, atau blower) untuk mendinginkan sirip-sirip pendingin di sekeliling dinding silinder.

  1. Pendingin udara dinamis.

Proses pendinginan pada pendingin udara dinamis ditempuh dengan cara menghadirkan udara melalui gerakan dinamis dari engine pada saat dijalankan dengan kecepatan yang cukup tinggi, sehingga pada saat berhenti atau diam di tempat tidak akan terjadi pendinginan.

Pendinginan motor bakar torak dengan media air ditempuh dengan cara:

  1. Penguapan,

Pendinginan penguapan (tipe hopper) merupakan cara pendinginan dengan air yang paling sederhana. Dinding silinder yang akan didinginkan berada di dalam bak (hopper) yang dapat diisi dengan air dan terbuka bagian atasnya.

  1. Kondensasi

Pendinginan secara kondensasi (tipe kondensor) mendinginkan silinder dengan cara mendinginkan uap air yang bergerak ke atas masuk ke dalam pipa-pipa kondensor.

  1. Peredaran alami

Pendinginan yang terjadi secara alami dimana air mengalir dari temapt tinggi ke tempat yang rendah.

  1. Peredaran paksa (radiator)

Pendinginan dengan peredaran paksa (tipe radiator) mendinginkan silinder dengan cara mendinginkan air “panas” yang mengalir secara paksa oleh pompa air. Sepintas konstruksi pendingin tipe radiator ini hampir sama dengan tipe thermosiphon, perbedaannya terletak pada ada dan tidaknya pompa air,

2.1.11    Sistem Karburasi.

Pada dasarnya karburator bekerja menggunakan Prinsip Bernoulli: semakin cepat udara bergerak maka semakin kecil tekanan statisnya namun makin tinggi tekanan dinamisnya. Pedal gas pada mobil sebenarnya tidak secara langsung mengendalikan besarnya aliran bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar. Pedal gas sebenarnya mengendalikan katup dalam karburator untuk menentukan besarnya aliran udara yang dapat masuk kedalam ruang bakar. Udara bergerak dalam karburator inilah yang memiliki tekanan untuk menarik serta bahan bakar masuk kedalam ruang bakar.

Kebanyakan mesin berkarburator hanya memiliki satu buah karburator, namun ada pula yang menggunakan satu karburator untuk tiap silinder yang dimiliki. Bahkan sempat menjadi trend modifikasi sepeda motor di Indonesia penggunaan multi-carbu (banyak karburator) namun biasanya hal ini hanya digunakan sebagai hiasan saja tanpa ada fungsi teknisnya. Mesin-mesin generasi awal menggunakan karburator aliran keatas (updraft), dimana udara masuk melalui bagian bawah karburator lalu keluar melalui bagian atas. Keuntungan desain ini adalah dapat menghindari terjadinya mesin banjir, karena kelebihan bahan bakar cair akan langsung tumpah keluar karburator dan tidak sampai masuk kedalam intake mainfold; keuntungan lainnya adalah bagian bawah karburator dapat disambungkan dengan saluran oli supaya ada sedikit oli yang ikut kedalam aliran udara dan digunakan untuk membasuh filter udara; namun dengan menggunakan filter udara berbahan kertas pembasuhan menggunakan oli ini sudah tidak diperlukan lagi sekarang ini.

2.1.12    Teknologi Pada Motor Bakar Bensin

  1. Teknologi EFI (Electric Fuel Injection)

Teknologi EFI sebetulnya erat kaitannya dengan sistem manajemen engine (SME). Engine di sini bukan dalam arti mesin, terjemahan dari kata machinery, melainkan motor bakar. Di sinilah bahan bakar minyak (BBM) dicampur dengan udara untuk menghasilkan gaya gerak yang membuat mobil bisa melaju. SME muncul seiring dengan menipisnya persediaan bahan bakar minyak sehingga menuntut engine yang semakin efisien tanpa kehilangan kinerja yang dihasilkannya.

Engine yang ideal membakar jumlah bahan bakar sesuai dengan kebutuhan serta menyalakan busi pada saat yang tepat sesuai dengan kondisi operasi. Dari sini didapatkan efisiensi pemakaian bahan bakar yang optimal pada setiap kondisi operasi dari engine. Kondisi ini akan menghasilkan emisi gas buang lebih baik.

Begitupun dengan sistem pengapian, arus listrik dari ignition coil disalurkan ke masing-masing busi melalui distributor. Di sini terdapat mekanisme untuk memajukan atau memundurkan waktu pengapian agar sesuai dengan kondisi engine, yang merupakan gabungan dari vacuum advancer dan centrifugal advancer. Namun, sebagaimana karburator, sistem distributor konvensional ini juga punya keterbatasan, karena hanya optimum pada daerah operasi yang terbatas sesuai dengan karakteristik engine.

  1. Tenologi VVT-i (variable valve timing – intelligent)

Tinjauan dasar VVT-i adalah mengoptimalkan torsi mesin pada setiap kecepatan dan kondisi pengemudian yang menghasilkan konsumsi BBM yang efisien dan tingkat emisi bahan bakar yang sangat rendah. Teknologi VVT-i merupakan teknologi yang mengatur sistem kerja katup pemasukan bahan bakar (intake) secara elektronik baik dalam hal waktu maupun tutup katup sesuai dengan besar putaran mesin sehingga menghasilkan tenaga yang optimal, hemat bahan bakar dan ramah lingkungan.

Itulah sebabnya kendaraan bermesin teknologi VVT-i sanggup menghasilkan tenaga yang besar sekalipun kapasitas cc slinder mesin kecil

Cara kerjanya cukup sederhana. Untuk menghitung waktu buka tutup katup (valve timing) yang optimal, ECU (Electronic Control Unit) menyesuaikan dengan kecepatan mesin, volume udara masuk, posisi throttle (akselerator) dan temperatur air. Agar target valve timing selalu tercapai, sensor posisi chamshaft atau crankshaft memberikan sinyal sebagai respon koreksi.

Mudahnya sistem VVT-i akan terus mengoreksi valve timing atau jalur keluar masuk bahan bakar dan udara. Disesuaikan dengan pijakan pedal gas dan beban yang ditanggung demi menghasilkan torsi optimal di setiap putaran dan menghemat konsumsi BBM. Bentuk penggunaan VVT-i pada mesin toyota dapat dilihat pada gambar 2.40 beriku ini.

C.     Teknologi V-Tech

Untuk mengenal system i-VTEC,harus memahami cara kerja VTEC. Dan cara kerja VTEC ini Sudah di bahas di topik terdahulu. Teknologi yang dilahirkan Honda untuk memperoleh mesin yang mampu bekerja pada putaran bawah dan pada putaran atas.

Honda menyempurnakan VTEC dengan menggabungkanVTC (variable timing control) atas penggabungan teknologi tersebut jadilah i-VTEC (intelligent-variable valve timing & lift electronic control). Teknologi i-VTEC digunakan untuk meningkatkan daya pada kecepatan rendah, menengah dan tinggi sekaligus meningkatkan efisiensi bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang.

i-VTEC hanya bekerja pada katup masuk.Cara kerjanya: Pasokan bensin ke ruang bakar dilakukan lewat katup masuk yang dikontrol camshaft. Ketika camshaft berputar pada porosnya, tonjolan ini ikut berputar dan memukul rocker arm yang mendorong batang katup, sehingga katup terbuka. Ketika tonjolan sudah lewat, katup tertutup lagi. Ada dua tonjolan cam pada tiap silinder. Tonjolan pertama disebut cam primer dan yang lebih kecil disebut cam sekunder. Pada putaran rendah atau idle, kedua katup bergerak sendiri-sendiri. Karena cam sekunder lebih kecil maka bukaan katupnya juga kecil. Maka pasokan bahan bakarnya pun sedikit, sesuai kebutuhan saat itu.

2.1.13    Sistem Supercharger dan Turbocharger

Supercharger adalah sebuah kompresor yang digunakan dalam mesin pembakaran dalam untuk meningkatkan keluaran tenaga mesin dengan meningkatkan massa oksigen yang memasuki mesin. Energi untuk memutar sudu kompresor berasal dari putaran mesin. Adapun tipe-tipe dari supercharger ini adalah sebagai berikut:

•     Positive Displacement Compressor

Supercharging jenis ini mengkompres udara secara sedikit demi sedikit secara terus menerus melalui screw, yang kemudian dialirkan ke ruang bakar, arah masuk dan keluarnya udara adalah searah.

•     Dynamic Compressor

Supercharger jenis ini mengkompres udara dengan menggunakan impeller, arah masuknya dan keluaran udara tegak lurus.

Dynamic Compressor terbagi atas tiga, yaitu :

Ø  Centrifugal Type Supercharger

Tipe supercharger sentrifugal adalah mesin yang digerakkan oleh kompresor digunakan untuk meningkatkan output daya dari mesin pembakaran internal dengan meningkatkan jumlah yang tersedia oksigen melalui udara kompresi yang masuk engine. Jenis supercharger ini secara praktis identik dalam operasi dengan turbocharger , dengan pengecualian bahwa untuk mendorong gas buang kompresor melalui turbin , kompresor digerakkan dari poros engkol dengan roda gigi, sabuk atau drive rantai. Supercharger jenis sentrifugal sering dijumpai aplikasinya pada mesin mobil atau kendaraan dalam tenaga skala cukup besar.

Ø  Root’s Type Supercharger

Roots-type supercharger sederhana dan banyak digunakan. Hal ini juga bisa lebih efektif daripada supercharger alternatif untuk mengembangkan intake manifold tekanan positif (yaitu, di atas tekanan atmosfer) pada kecepatan mesin rendah, menjadikannya pilihan populer untuk digunakan. Puncak torsi dapat dicapai sekitar

2000 rpm. Konstruksi supercharger jenis Root’s ini dapat dilihat pada gambar 2.45

Ø  Vane Type Supercharger

Vane type supercharger sangat jarang digunakan pada mobil, namun desain ini muncul di aplikasi lain. Supercharger tipe ini jauh lebih rumit dari paada jenis super charger lain. Kompleksitas membuat tipe ini sulit untuk diservis. Supercharger ini memiliki efisiensi adibatik sangat tinggi, namun memiliki beberapa kekurangan seperti adanya gesekan.

Perbandingan antara ketiga dynamic superchargers

Centryfugal type cocok digunakan hanya untuk mesin yang berkecepatan rendah

Root’s type simpel pada konstruksinya,minimum dalam perawatan,dan umur yang panjang

Vane type memiliki masalah khusus sesuai dengan pemakaiannya dengan waktu

 

Kerja yang dihasilkan dalam  siklus mesin supercharger

Wsc = Engine work output(+ve) + Gas exchange work(+ve) – Supercharger work(-ve)

Daya tersebut dapat disuplai dari :

v  Pengendali tersendiri dengan motor atau prime over lainnya untuk supercharger

v  Koneksi Supercharger ke poros keluaran mesin

v  Gas buang yang mengendalikan turbin disebut turbocharging

Turbosupercharger atau turbocharger mempunyai fungsi sama dengan supercharger. Bedanya terletak pada pemutar kompresor yang diputar dengan mengggunakan turbin. Turbin tersebut diputar dengan memanfaatkan energi dari gas buang atau gas hasil pembakaran. Pada gambar 2.48 dapat dilihat bentuk konstruksi dari turbosupercharger atau turbocharger.

 

Keuntungan dari Supercharger & Turbocharger

  1. Meningkatkan tenaga mesin
  2. Mengurangi biaya bahan bakar karena:

a.    Tekanan udara yang masuk silinder sudah tinggi melebihi tekanan atmosfer sehingga proses pencampuran bahan bakar dan udara lebih mudah. Mengurangi berat pada suatu daya tertentu.

b.    Kecepatan udara masuk ruang bakar begitu tinggi sehingga terjadi aliran turbulen dalam ruang bakar yang memudahkan pencampuran bahan bakar dan udara.

  1. Sangat bermanfaat pada mesin diesel karena tekanan dalam silinder akan tetap tinggi.
  2. Menghemat energi karena energi yang terkandung dalam gas buang masih dapat dimanfaatkan melalui turbocharger.
  3. Induksinya tinggi terhadap massa besar.
  4. Dapat mengontrol pemakaian bahan bakar.
  5. Baik dalam mencampurkan bahan bakar.
  6. Memiliki tenaga output yang besar
  7. Mudah ditemukan di pasaran.
  8. Dapat menahan torsi lebih pada putaran tertentu.
  9. Cepat menaikkan percepatan kendaraan.
  10. Pembakarannya halus.
  11. Operasi mesin bagus dan dapat mereduksi diesel knocking.
  12. Meningkatkan ledakan pada ruang bakar motor bensin.
  13. Meningkatkan proses pendinginan.
  14. Mengurangi gas buang
  15. Meningkatkan pengeluaran panas dan turbulensi
  16. Meningkatkan muatan gas
  17. Meningkatkan pendinginan pada piston dan katup.

 

2.1.14 Fenomena Motor Bakar Bensin

Knocking merupakan suatu keadaan dimana campuran bahan bakar – udara tidak terbakar pada saat pengapian oleh busi (spark plug). Hal ini berarti terjadi terjadi pembakaran selain waktu pembakaran yang dikehendaki (pada saat pengapian oleh busi). Hal ini terjadi karena penyalaan sendiri bahan bakar (autoigniton) tidak pada saat waktu pembakaran seharusnya atau waktu optimum pembakaran dari siklus mesin. Gelombang kejut dari pembakaran sendiri ’knocking’ ini menimbulkan bunyi ping logam dan tekanan silinder meningkat secara dramatis. Efek dari knocking mesin ini mulai dari sederhana hingga secara penuh berbahaya. Pembakaran diluar waktu yang seharusnya ini akan berpengaruh pada daya mesin yang dihasilkan dan menyebabkan efisiensi mesin menurun.

Kondisi knocking dapat menyebabkan terjadinya kerusakan pada beberapa komponen mesin seperti :

1.      Piston berlubang

2.      Ring piston rusak

3.      Gasket pada silinder aus

Kendala ini menjadi hal yang membatasi terhadap pencapaian daya output mesin yang optimal.

Cara mengatasi knocking:

    1. Untuk mesin keluaran terbaru, coba mengganti atau  bahan bakar premium dengan pertamax
    2. Memajukan tingkat pengapian
    3. Memindahkan transmisi ke transmasi yang lebih rendah
    4. Pada mesin yang talah mencapai waktu pemakaian 150.000 km, lakukan pembersihan karbon yang ada pada silinder
    5. Menggunakan bahan bakar dengan oktan tinggi
    6. Memundurkan waktu pengapian

 

2.2     Teori Dasar Alat Ukur

Pada praktikum motor baker bensin ini, ada beberapa alat ukur yang digunakan, seperti :

  1. Tachometer

Tachometer digunakan untuk mengukur kecepatan putaran suatu poros / benda.  Tachometer yang dipakai adalah Tachometer digital,tachometer ini memakai sinar inframerah lalu sinar infra merah tadi diarahkan ke poros yang berputar dan diperoleh pembacaan berupa angka pada layar tachometer.

  1. Termometer

Termometer berfungsi untuk mengukur temperatur. Pada praktikum motor bakar bensin termometer digunakan untuk mengetahui temperatur udara masuk karburator, temperatur gas buang, temperatur air masuk radiator dan temperatur air keluar radiator. Termometer yang difungsikan adalah termometer digital.

  1. Manometer

Manometer merupakan alat ukur tekanan yang konstruksinya terdiri dari dua buah pipa yang berisi cairan berupa air atau air raksa. Pada sisi bagian dalam tampilan manometer dilengkapi dengan skala yang telah dikalibrasi dengan tekanan yang diberikan oleh cairan raksa.

  1. Volumetrik

Alat ukur ini digunakan untuk mengetahui seberapa banyak volume fluida yang keluar dari sistem pendingin sehingga dapat diketahui debit fluida tersebut.

  1. Stopwatch

Stopwatch digunakan untuk mengukur waktu. stopwatch terbagi atas dua jenis, yaitu :

    1. Stopwatch digital yang merupakan salah satu alat elektronik dan pembacaan skalanya dapat dilihat pada layar.
    2. Stopwatch mekanik yang memanfaatkan putaran roda gigi untuk memutar jarum penunjukskalanya.

 

 

 

Image

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s