Motor Bensin 4 Langkah 100cc Dengan Modifikasi Sistem Pengapian

  

Motor Bensin 4 Langkah 100cc

Dengan Modifikasi Sistem Pengapian

TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

  

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

  Diajukan oleh :

  

Emmanuel Ratna Krisnadi

015214074

  Kepada

  

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

  

100cc Four Stroke Gasoline Engine

with Ignition Modification

Final Project

  Presented as particial fulfillment of the requirement As to the Sarjana Teknik Degree

  In Mechanical Engineering

  

By

Emmanuel Ratna Krisnadi

Student Number : 015214074

To :

  

MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT

SAINS AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

2008

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.

  Yogyakarta, 26 Januari 2008 (Emmanuel Ratna Krisnadi)

HALAMAN MOTTO

  “Kesuksesan Anda hanya dibatasi oleh imajinasi dan kerja keras Anda.”

• - Mark Hughes

  “Imajinasi jauh lebih penting daripada pengetahuan.”

• - Albert Einstein

  “Tantangan dari kepemimpinan adalah menjadi kuat, bukan menjadi kasar; menjadi baik, bukan lemah; menjadi berani, bukan penggertak; menjadi berpikir, tapi bukan malas; menjadi rendah hati, tapi bukan takut;

menjadi bangga, tapi bukan sombong; mempunyai

humor, tapi tanpa kebodohan.”

• - Jim Rohn

  

“Meminta bantuan kepada orang lain bukan tanda

kelamahan, melainkan kecerdikan.”

• - Anonim

  

I dedicate my Final Project

simply to:

  

 Tuhan Yesus Kristus dan Bunda Maria yang selalu

memberi kasih, kekuatan, dan membentuk hidupku menjadi lebih indah. Ajarilah aku untuk selalu bersyukur atas semua itu.

  

 Bapak dan ibu, terima kasih untuk doa, dukungan

dan kasih sayang serta perhatian Bapak dan Ibu.

  

 Kakakku dan adikku terima kasih atas semua

sayang yang telah mewarnai hari-hari di rumah.

  

 Yang paling spesial di Ati sudah lama kita bersama

walau kita nggak akan pernah tahu akan dibawa kemana “kita” nanti, tapi Tuhan akan memberikan yang terbaik bagi kita berdua.LUVU…

  

 Almamaterku Teknik Mesin Sanata Dharma,

disinilah aku menemukan jati diriku.

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas berkat rahmat dan kasih karunia-Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Motor Bensin

  100cc dengan Modifikasi Sistem Pengapian”

  Penulisan Tugas Akhir ini tidak akan berhasil tanpa bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, baik yang terlihat secara langsung maupun tidak langsung. Oleh karena itu, penulis menyampaikan banyak terima kasih secara khusus kepada: 1. Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Ir. Greg.

  Heliarko, SJ., SS., B.ST., MA., M.SC yang telah mendukung pembuatan tugas akhir ini dan membimbing saya hingga dapat menyelesaikan studi.

  2. Budi Setyahandana S.T., M.T., yang telah bersedia menjadi pembimbing akademik saya selama ini.

  3. Dosen pembimbing pertama tugas akhir, Yosef Agung Cahyanta S.T., M.T. yang telah memberikan bimbingan dan arahan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

  4. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Ir. FX. Agus Unggul Santoso yang telah memberikan bimbingan, arahan, masukan dan perbaikan sehingga Tugas Akhir ini dapat terselesaikan.

  5. Seluruh dosen Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma yang tidak dapat saya sebutkan satu persatu, tetapi telah banyak membantu dan mengajarkan banyak hal kepada saya.

  6. Sekretariat Program Studi Teknik Mesin yang telah membantu selama saya menjadi mahasiswa.

  7. Paulus Ngadiyono dan Veronica Sri Yuliati, tanpa bapak dan ibu saya tidak bisa menyelesaikan tugas akhir ini, doa dan dukungan bapak dan ibu sudah membuahkan hasil.

  8. Teman- Semua teman-temanku yang lain yang tidak dapat kusebut namanya dan juga seluruh teman-teman Teknik Mesin angkatan’01.

  Penulis merasa penelitian ini jauh dari sempurna. Karena itu penulis menerima kritik dan saran yang membangun demi peningkatan dalam penelitian selanjutnya.

  Akhir kata saya mengucapkan terima kasih.

  Penulis

  

INTISARI

  Pada penelitian ini digunakan sistem pengapian CDI sebagai sumber tegangan yang digunakan sebagai sarana pembakaran bahan bakar pada mesin bensin 100cc. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbedaan yang terjadi jika penggantian sistem pengapian dilakukan. Yang meliputi : perbandingan unjuk kerja mesin dari motor sandar dan motor modifikasi, konsumsi bahan bakar tiap mesin.

  Pengujian konsumsi bahan bakar dilakukan dengan cara menjalankan motor bensin pada beberapa variasi kecepatan, dengan ukuran bahan bakar tertentu. Pengujian Akselerasi dilakukan dengan melakukan pencatatan waktu tempuh pada jarak 201 m.

  Dari hasil penelitian ini didapatkan bahwa dengan menggunakan sistem pengapian CDI kecepatan akselerasi dan konsumsi bahan bakar menjadi lebih baik daripada sistem pengapian platina. Pada kecepatan 20 Km/jam sistem pengapian CDI lebih efisien 17.46%, pada kecepatan 30 Km/jam lebih efisian 12,86%, dan pada kecepatan 40 Km/jam lebih efisien 1,85%.Pada pengujian akselerasi sistem pengapian CDI mempunyai catatan waktu 11,40% lebih baik daripada sistem pengapian platina.

  .

  DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL ……………………………………………………. i TITLE PAGE ……....................…………….…………………………... ii HALAMAN PENGESAHAN ………………………………………….. iii PERNYATAAN KEASLIAN KARYA………………………………... v HALAMAN MOTTO…………………………………………….......... vi

  vii HALAMAN PERSEMBAHAN………………………………………..

  

KATA PENGANTAR…………………………………………………. viii

  INTISARI……………………………………………………………….. x DAFTAR ISI……………………………………………………………. xi

DAFTAR GAMBAR…………………………………………………… xiv

DAFTAR TABEL………………………………………………………. xvi

DAFTAR GRAFIK ................................................................................... xvii

DAFTAR NOTASI ...................................................................................... xviii

BAB I PENDAHULUAN……………………………………....

  1 1.1 Latar Belakang Masalah…………………………....

  1 1.2 Permasalahan……………………………………….

  3 1.3 Batasan masalah…………………………………….

  3 1.4 Tujuan penelitian………………………………...

  3 BAB II DASAR TEORI………………………………………...

  4 2.1 Landasan teori………………………………...........

  4

  2.2.1 Susunan dan jumlah silinder..………..........

  5 2.2.2 Sistem pendinginan......................................

  7 2.2.3 Sistem penyalaan.........................................

  8 2.2.4 Letak katup..................................................

  9 2.2.5 Letak poros nok...........................................

  10 2.2.6 Jumlah langkah tiap proses.........................

  11 2.3 Motor otto empat langkah...………………………..

  12 2.3.1 Siklus ideal motor otto 4 langkah................

  12 2.3.2 Prinsip kerja motor 4 langkah....................

  14 2.3.2.1 Langkah isap ................................

  16 2.3.2.2 Langkah kompresi ........................

  21 2.3.2.3 Langkah usaha ..............................

  24 2.3.2.4 Langkah buang .............................

  25 2.3.2.5 Langkah ekspansi..........................

  26 2.3.3 Siklus sebenarnya motor 4 langkah.............

  27 2.3.3.1 Siklus kerja mesin bensin.............

  29 2.4 Komponen mesin bensin…………………………...

  31 2.4.1 Silinder dan blok silinder.............................

  31 2.4.2 Piston dan perlengkapannya........................

  33 2.4.2.1 Pegas piston..................................

  33 2.4.2.2 Pena piston....................................

  34 2.4.3 Batang piston...............................................

  35 2.5 Sistem pengapian.......................................………...

  35 2.5.1 Sistem pengapian platina...............................

  36 2.5.2 Sistem pengapian CDI...................................

  37

  2.5.3 Koil penyalaan ( Ignition coil )...................... 39 2.5.4 Pengontrol waktu (Timing kontrol)...............

  40 2.5.5 Vakum Advancer …………………………..

  41 2.5.6 Busi ...............................................................

  42

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN DAN PERHITUNGAN...................................................

  50

  5.2 Saran ............................................................................. 73

  5.1 Kesimpulan....………………………………………… 73

  68 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN…………………………. 73

  4.1 Hasil Perhitungan Siklus .............................................. 67 4.2 Pembahasan .......………………………………….....

  67

  3.7 Perhitungan.................................................................. 51 BAB IV PEMBAHASAN..............................................………….

  51

  3.6 Data kendaraan………………………………………

  3.5 Kesulitan selama Penelitian.…………………………

  43 3.1 Diagram Alur Penelitian……………………………...

  50

  49 3.4.3.2 Konsumsi bensin ...................................

  49 3.4.3.1 Akselerasi ..............................................

  49 3.4.3 Persiapan jalannya pengambilan data ...............

  45 3.4.2 Penyetelan mesin ……………………………..

  45 3.4.1 Keterangan perancangan ..................................

  44 3.4 Jalannya Penelitian…………………………………..

  44 3.3 Alat pengujian.........………………………………….

  43 3.2 Lokasi Penelitian……………………………………..

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Susunan silinder.............................……………………….. 6

  Gambar2.2 Pendinginan motor................……………………………… 7

Gambar 2.3 Macam-macam susunan katup.................………………… 10Gambar 2.4 Letak poros nok pada blok silinder..............……………… 11Gambar 2.5 Letak poros nok pada overhead cam.................................... 11Gambar 2.6 Diagram P vs V Siklus volume konstan............................... 13Gambar 2.7 Prinsip kerja mesin empat langkah........................................ 15Gambar 2.8 Volume torak pada saat TMB dan TMA.............................. 23Gambar 2.9 Hubungan antara diagram pengatur katup dengan grafik

  Tekanan vs volume untuk motor 4 langkah.......................... 29

Gambar 2.10 Blok silinder dengan pendinginan radiator........................... 32Gambar 2.11 Blok silinder dengan pendinginan sirip................................ 32Gambar 2.12 Konstruksi Piston................................................................. 33Gambar 2.13 Pegas piston......................................................................... 33Gambar 2.14 Pena piston........................................................................... 34 Gambar 2.15 Batang piston......................................................................

  35 Gambar 2.16 Skema sistem platina AC...................................................

  36 Gambar 2.17 Skema sistem platina DC..................................................... 37

Gambar 2.18 Skema sistem Rangkaian CDI AC..................................... 38Gambar 2.19 Skema sistem Rangkaian CDI DC..................................... 38 Gambar 2.20 Koil penyalaan....................................................................

  39 Gambar 2.21 Diagram tekanan pembakaran............................................. 40 Gambar 2.22 Sistem pengapian platina....................................................

  41 Gambar 2.23 Busi dan bagian-bagiannya................................................

  42

Gambar 3.1 Mesin Bor dan Mata Tuner................................................... 44Gambar 3.2 CDI ...................................................................................... 45Gambar 3.3 Pembuatan dudukan Fulser dengan Mata Tuner ................. 46Gambar 3.4 Kalter setelah di tuner .......................................................... 46Gambar 3.5 Pemasangan Fulser .............................................................. 47Gambar 3.6 Pembuatan Pematik .............................................................. 47Gambar 3.7 Rangkaian Mesin .................................................................. 48Gambar 3.8 Koil Honda GL Pro ............................................................. 48Gambar 3.9 Rangkaian Mesin ……………………………….………… 49

  DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Sifat-sifat udara pada tekanan atmosfir............................... 53Tabel 3.2 Komposisi elementari dan karakteristik dari bensin dan solar..................................................................................... 56Tabel 3.3 Kapasitas panas jenis molar dan gas................................... 58Tabel 3.4 Energi internal hasil pembakaran........................................ 60Tabel 3.5 Faktor rugi-rugi mekanis...................................................... 64Tabel 4.1 Hasil perhitungan siklus....................................................... 67Tabel 4.2 Pengujian konsumsi bahan bakar dengan sistem pengapian CDI.....................................................................................

  68 Tabel 4.3 Pengujian konsumsi bahan bakar dengan sistem pengapian platina.................................................................................

  69 Tabel 4.4 Pengujian Akselerasi Dengan Sistem Pengapian Platina ………………………………………………….… 70

Tabel 4.5 Pengujian Akselerasi Dengan Sistem Pengapian CDI …… 70Tabel 4.6 Rata-rata Kecepatan Akselerasi ………………………….. 70

  DAFTAR GRAFIK

  Grafik 4.1 Konsumsi bahan bakar........................................................ 69 Grafik 4.2 Kecepatan akselerasi pada jarak 201m ..............................

  71

  

DAFTAR NOTASI

_{a in} ρ dan

  2

   : sudut dudukan katup

  d : diameter throat katup isap (m) r : jari-jari piston (m) _max h : tinggi angkat katup maksimum (m) h : tinggi angkat katup motor standar

  )

  2

  : luasan piston (m

  p

  ) V p max : kecepatan piston maksimum (m/s) A

  ζis : koefisien tahanan saluran isap berdasarkan pada potongan kecil. A is : luasan lewat katup (m

  ρ : kerapatan muatan pada saluran isap dan di dalam silinder.

  V _cyl Vcyl adalah kecepatan udara didalam silinder pada potongan melintang berdasar pertimbangan.

  : Vis

  : permukaan referensi ( nol ) dari sumbu saluran isap dan sumbu katup isap Β

  a

  dan H

  in

  Vin : kecepatan udara pada saluran masuk (m/s) Vis : kecepatan rata – rata udara selama proses isap pada katup isap (m/s) H

  S : panjang langkah (m) N : putaran mesin (rpm)

  T in : temperatur saluran isap : penambahan suhu campuran segar karena melewati saluran isap

  ΔT

   : koefisien kapasitas gas panas residu  : perbandingan kompresi

  T res : koefisien kapasitas residu  _res : Koefisien gas buang

  A : Kebutuhan udara untuk membakar 1 kg bahan bakar dalam mol _th

  

U " : Energi yang dikandung 1 kmol hasil pembakaran pada temperatur

_Z

  maksimum  _Z : Koefisien pemakaian panas

   : Rasio penambahan tekanan P ’ : Tekanan maksimum pada akhir langkah pembakaran

  z

  T b : Temperatur akhir langkah ekspansi P i : Tekanan indikasi rata-rata actual W Tenaga yang dihasilkan

  t :

  N i : daya yang dihasilkan

  V : volume kerja silinder (Liter) _h V : kecepatan piston rata-rata (m/s) _P

   : Efesiensi mekanis _mech g i : Pemakaian bahan bakar spesifik g Konsumsi bahan bakar efektif pengereman

  b :

  i

   : Efisiensi indikator _b 

  : Efesiensi thermal efektif g

  f :

  Konsumsi bahan bakar perjam

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

  Pemakaian kendaraan bermotor di Indonesia pada masa sekarang merupakan suatu kebutuhan yang sangat mempengaruhi kehidupan masyarakatnya. Ketergantungan yang timbul itu dikarenakan perannya yang penting di dalam berbagai aktivitas. Kendaraan yang paling banyak digunakan adalah transportasi darat, khususnya kendaraan bermotor. Sepeda motor adalah salah satu jenis kendaraan bermotor darat yang umum digunakan.

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam, yang banyak digunakan sebagai sumber tenaga dari kendaraan. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder, yaitu dari pembakaran campuran udara dan bahan bakar. Dari keadaan tersebut akan timbul panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk mengembang. Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga.

  Teknologi efisiensi dari sepeda motor merupakan salah satu pilihan inovasi yang berkembang. Kebutuhan bahan bakar minyak bumi yang semakin menipis dimuka bumi, merupakan alasan yang tepat mengapa efisiensi bahan bakar begitu diutamakan di berbagai pabrik pembuat sepeda motor. Salah satu cara meningkatkan efesiensi kebutuhan bahan bakar motor bakar adalah dengan memaksimalkan pembakaran dalam ruang bakar. Dengan pengaturan waktu pembakaran yang tepat maka motor bakar dapat lebih efisien.

  Pada mesin bensin agar tenaga yang dihasilkan dapat optimal, ada syarat yang harus dipenuhi :

  1. Kompresi yang tinggi.

  2. Waktu pengapian yang tepat dan percikan bunga api dari busi yang kuat.

  3. Campuran bahan bakar dan udara yang sesuai. Dengan berkembangannya ilmu dan teknologi banyak penelitian dan pengembangan motor bensin yang telah dilakukan untuk mendapatkan mesin dengan efisiensi yang tinggi. Contoh-contoh modifikasi yang dapat dilakukan untuk mendapatkan suatu mesin dengan tingkat efisiensi yang tinggi :

  1. Penghalusan pada lubang-lubang saluran bahan bakar, seperti pada dinding manifol pada mesin 4 tak dan pada lubang transfer pada mesin 2 tak.

  2. Pemanasan bahan bakar sebelum masuk ke dalam karburator.

  3. Memaksimalkan pembakaran, misal dengan penggantian sistem pengapian platina dengan sistem CDI.

  Fungsi sistem pengapian adalah untuk menghasilkan tegangan tinggi yang diperlukan untuk membuat percikan api diantara elektroda busi, sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar walaupun dengan kecepatan yang berubah-ubah. Dengan pengapian yang tepat, maka semua campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar dengan sempurna. Pembakaran yang sempurna dapat meningkatakan akselerasi dan efisiensi yang dihasilkan mesin. Dari latar belakang diatas, maka dalam penelitian ini penulis ingin membandingkan antara sistem pengapian platina dan sistem pengapian CDI.

  1.2. Permasalahan

  Dari latar belakang diatas maka penulis mencoba untuk memodifikasi komponen motor bensin (Honda CB 100), dengan cara mengganti sistem pengapian standar yaitu platina dengan mengganti sistem pengapian modifikasi yaitu CDI, karena penulis ingin mengetahui seberapa besar pangaruh penggantian tersebut terhadap mesin standar.

  1.3. Batasan Masalah

  Penulis membatasi permasalahan yang dibahas pada konsumsi bahan bakar dan unjuk kerja mesin akibat perubahan sistem pengapian platina menjadi sistem pengapian CDI.

  1.4. Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penulisan / penelitian ini adalah untuk membandingkan : 1) Konsumsi bahan bakar dari mesin yang menggunakan pengapian platina dan mesin yang menggunakan sistem pengapian CDI.

  2) Akselerasi sistem pengapian platina dan CDI terhadap mesin.

BAB II DASAR TEORI

  2.1. Landasan teori

  Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Pada saat torak bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB), terjadi proses penghisapan bahan bakar dan udara ke dalam silinder. Pada saat torak bergerak ke atas, campuran tersebut dikompresikan akibatnya tekanan dan temperatur menjadi tinggi. Selanjutnya dipercikanlah bunga api dari elektroda busi yang mengakibatkan terjadinya proses pembakaran, sehingga terdoronglah torak ke bawah menekan batang torak dan menggerakkan poros engkol. Gerakkan turun naik (bolak-balik) dari torak dirubah menjadi gerak putar oleh poros engkol. Poros engkol dihubungkan dengan roda-roda melalui sistem pemindah daya, sehingga pada saat poros engkol berputar, roda-roda juga berputar dan kendaraan bergerak.

  2.2. Klasifikasi Motor Bensin

  Motor bakar diklasifikasikan berdasarkan : susunan dan jumlah silinder, sistem pendinginan, sistem penyalaan, letak katup, letak poros nok dan jumlah langkah per proses.

2.2.1 Susunan dan Jumlah Silinder

  Pada umumnya motor penggerak yang digunakan pada kendaraan (mobil) mempunyai silinder lebih dari satu, misalnya 2, 3, 4, 6 dan 8. Semakin banyak silinder yang dipakai maka getaran yang ditimbulkan motor akan lebih kecil dibandingkan dengan yang bersilinder sedikit. Hal ini disebabkan karena motor yang bersilinder banyak pembagian tenaganya lebih merata dibanding yang bersilinder sedikit. Kita dapat menentukan kecepatan piston maksimum dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 89)

  S .n

  V p = ..................................................................................................................(2.1)

30 Setelah itu kita dapat menentukan efisiensi indikator dengan persamaan (Kovakh,1979,

  ) hal 59

  3600

    ...................................................................................................................(2.2) _i

  g H _{i l}

  Efesiensi thermal efektif dapat kita tentukan dengan persamaan (Kovakh,1979,hal 599 )      ..............................................................................................................(2.3) _{b i mech}

  Silinder-silinder dari motor tersebut diatur dengan bermacam posisi atau bentuk, yang pada umumnya terdiri dari empat susunan, yaitu :

  1. Motor dengan susunan silinder segaris atau sering disebut dengan inline engine.

  2. Motor dengan susunan silinder berbentuk V.

  3. Motor dengan susunan silinder miring (slant engine).

  4. Motor dengan susunan silinder berlawanan/horisontal yang sering disebut pancake engine.

  5. Motor dengan susunan silinder radial. Susunan silinder motor segaris membentuk garis lurus satu arah dan sejajar dengan poros engkol.

  Motor dengan susunan silinder V, susunan silindernya membentuk huruf V yang merupakan dua barisan silinder di sisi kiri dan kanan, dari poros engkol membentuk sudut dari 60 derajat sampai 90 derajat. Jenis yang ketiga adalah motor dengan susunan silinder miring (slant engine). Sesuai dengan namanya maka susunan silinder motor ini miring, baik kekiri maupun kekanan. Jenis yang keempat adalah motor dengan susunan silinder berlawanan arah (pancake) adalah motor dimana susunan silindernya saling belawanan arah satu sama lain. Motor jenis ini dibuat apabila ruangan vertikal yang ada sempit. Pada motor dengan susunan silinder radial, sumbu silindernya terletak radial terhadap sumbu poros engkol.

Gambar 2.1 Susunan silinder

2.2.2 Sistem Pendinginan

  Ada dua macam motor dengan klasifikasi sistem pendinginan ini yaitu pendinginan dengan cairan (Gambar 2.2A) dan pendinginan dengan udara (Gambar

  2.3B). Sistem pendinginan dengan cairan terutama air pendinginannya lebih baik daripada pendinginan dengan udara.

  Pendinginan dengan cairan, bagian-bagian yang didinginkan dikelilingi cairan pendingin. Cairan pendingin ini kemudian menyerap sebagian panas akibat pembakaran. Untuk motor berpendingin udara, bagian-bagian yang didinginkan hanya dilewati udara dan udara ini akan akan mengambil sebagian panas. Bagian-bagian yang didinginkan biasa dilengkapi dengan sirip-sirip untuk memperluas penampang yang bersinggungan dengan udara sehingga memperbaiki proses pendinginan.

Gambar 2.2 Pendinginan motor

  (Sumber : Suyanto,W, 1989, Hal: 12)

2.2.3 Sistem Penyalaan

  Ada dua sistem penyalaan yang digunakan untuk menyalakan bahan bakar didalam silinder (ruang bakar) yaitu dengan bunga api dan dengan udara panas (udara yang dikompresikan). Motor dengan penyalaan bunga api menggunakan loncatan bunga api yang dihasilkan oleh busi untuk membakar bahan bakar yang ada dalam ruang bakar. Motor dengan penyalaan udara panas memanfaatkan panas udara yang dimampatkan oleh piston pada saat kompresi. Udara yang dimampatkan didalam silinder cukup panas untuk memulai pembakaran bahan bakar sehingga tidak perlu lagi peralatan pembantu untuk menyalakan bahan bakar. Jumlah udara aktual didalam

   pembakaran dari 1 kg bahan bakar untuk ( 

  1  1 . 3 ) dapat dihitung dengan

  menggunakan persamaan (Kovakh, 1979, hal 52 )

  a

    ………………………………………..…………………………...……..….(2.4)

  a _th A

  

   A _th

  sedangkan untuk menghitung Koefisien teoritis dari perubahan molekul dapat kita

  )

  hitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 595

  M ₁

   _th  …...…………………………………………………………………….….(2.5)

  M ₂ Efesiensi mekanis dapat kita hitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal )

  598

  P _be

   ...................................................................................................................(2.6) _mech 

  P _i sedangkan untuk menghitung pemakaian bahan bakar spesifik dapat kita hitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 599 ) :   _{V o}

  g  3600  .....................................................................................................(2.7) _i

  

  P a _{i th}

2.2.4 Letak Katup

  Ada beberapa jenis letak katup atau susunan katup yang dipakai untuk mengklasifikasikan motor bakar, yaitu : jenis F, I, L ,T dan Over Head Cam. Jenis F adalah susunan katup mirip dengan bentuk huruf F, dimana satu katup terletak dibawah dan satu katup yang lain terletak diatas. Jenis I kedua katupnya berada diatas silinder.

  Jenis ini biasa dipakai untuk motor dengan kompresi yang tinggi dan digerakkan dengan satu poros nok. Jenis L gerak katub searah dengan gerak piston, sehingga laju bahan bakar menuju ruang bakar tegak lurus membentuk huruf L. Konstruksi jenis L sangat sederhana namun tidak bisa dipakai pada motor dengan kompresi yang tinggi. Jenis T adalah mirip dengan jenis L, tetapi katupnya berada di dua sisi silinder.

  Jenis yang paling banyak digunakan adalah jenis overhead cam dimana mekanisme penggerak katupnya lebih ringkas dan ketepatan pembukaan dan penutupannya menjadi relatif lebih tepat karena antara poros nok langsung menyinggung katup. Poros nok pada overhead cam berada pada kepala silinder.

  Konsumsi bahan bakar efektif pengereman dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 599 )

  g _i

g  ...................................................................................................................(2.8)

_b

  

Gambar 2.3 Macam-macam susunan katup

  (Sumber : Suyanto,W, 1989, Hal:16)

2.2.5 Letak Poros Nok

  Klasifikasi motor berdasarkan susunan atau letak poros nok (poros cam) sangat erat hubungannya dengan letak katup. Klasifikasi motor bakar dengan letak poros nok ini ada dua macam yakni poros nok berada pada blok silinder dan poros nok yang berada pada kepala silinder (overhead cam). Jenis yang pertama, antara poros nok dan katup diperlukan alat bantu yang berupa tapet, batang penumbuk, dan pelatuk (disebut

  

overhead valve). Dengan adanya pengantar ini maka akan dapat mempengaruhi

  ketepatan pembukaan dan penutupan katup terutama pada putaran tinggi. Sedangkan pada jenis yang kedua antara poros nok dan katup-katupnya berhubungan langsung tidak perlu batang penumbuk (disebut overhead cam), sehingga dapat mengatasi kelemahan pada jenis pertama. Overhead cam biasa disingkat OHC, ada dua macam motor dengan susunan overhead cam yang digunakan yaitu Single Overhead Cam (SOHC) dan Double Overhead Cam (DOHC).

Gambar 2.4 Letak poros nok pada blok silinder

  (Sumber : Suyanto,W, 1989, Hal:18)

Gambar 2.5 Letak poros nok overhead cam

  (Sumber : Suyanto,W, 1989, Hal:16)

2.2.6 Jumlah Langkah Tiap Proses

  Jumlah langkah tiap proses motor bakar diklasifikasikan menjadi dua yaitu motor dua langkah (motor dua tak) dan motor empat langkah (motor empat tak). Pada motor dua langkah untuk menghasilkan satu kali tenaga atau langkah tenaga diperlukan dua langkah kerja atau dengan kata lain setiap dua langkah dari torak motor ini menghasilkan satu kali tenaga. Sedangkan pada motor empat langkah diperlukan empat langkah torak untuk menghasilkan satu tenaga. Secara keseluruhan motor empat langkah lebih ekonomis dalam penggunaan bahan bakar dibanding motor dua langkah, sehingga motor empat langkah lebih banyak digunakan.

2.3 Motor Otto Empat Langkah

2.3.1 Siklus Ideal Motor Otto Empat Langkah

  Proses termodinamika yang terjadi di dalam motor bakar sangat kompleks untuk di analisis menurut teori. Untuk memudahkan teori tersebut di asumsikan suatu keadaan yang ideal. Tetapi makin ideal suatu keadaan maka akan semakin jauh menyimpang dari keadaan sebenarnya. Pada umumnya untuk menganalisis motor bakar digunakan siklus udara sebagai siklus yang ideal. Siklus udara menggunakan beberapa keadaan yang sama dengan siklus sebenarnya, misalnya mengenai :

   Urutan proses  Perbandingan kompresi  Pemilihan temperatur dan tekanan pada suatu keadaan  Penambahan kalor yang sama per satuan berat udara

  Pada mesin yang ideal proses pembakaran yang dapat menghasilkan gas bertekanan dan bertemperatur tinggi itu dimisalkan sebagai proses pemasukan panas ke dalam fluida kerja di dalam silinder.

  Siklus udara volume konstan (siklus Otto) dapat digambarkan dengan grafik PV seperti yang terlihat pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6. Diagram P vs. V siklus volume konstan

  (Sumber : Arismunandar, W, 2002, Hal: 15) Keterangan : _{2 3 3} P = Tekanan fluida kerja ( kg/cm ) V = Volume langkah torak ( m atau cm ) _{3 L 3 3} v = volume spesifik ( m /kg ) V = Volume sisa ( m atau cm ) _s q = Jumlah kalor masuk (kcal/kg) TMA = Titik mati atas _m q = Jumlah kalor keluar (kcal/kg) TMB = Titik mati bawah _k

  Sifat ideal yang digunakan serta keterangan mengenai proses siklusnya adalah sebagai berikut :

  1. Fluida kerja dianggap sebagai gas ideal dengan kalor spesifik yang konstan.

  2. Langkah isap (0-1) merupakan proses tekanan konstan

  3. Langkah kompresi (1-2) ialah proses isentropik

  4. Proses pembakaran pada volume konstan (2-3) dianggap sebagai proses pemasukan kalor pada volume konstan.

  5. Langkah kerja (3-4) ialah proses isentropik.

  6. Proses pembuangan (4-1) dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan.

  7. Langkah buang (1-0) ialah proses tekanan konstan.

  8. Siklus dianggap tertutup, artinya siklus ini berlangsung dengan fluida kerja yang sama.

2.3.2 Prinsip Kerja Motor Empat Langkah

  Motor Otto empat langkah atau motor bensin menghisap campuran udara dan bensin sebagai bahan bakar pada saat terjadi langkah isap. Terjadi perubahan tekanan pada proses kerja di dalam ruang di atas piston. Bila piston berada di TMB, volume ruang ini adalah yang terbesar yaitu _{L s}

  V V  dengan : _L V = Volume langkah _s V = Volume ruang sisa

  Bila piston berada di TMA, volume ruang di atas piston adalah yang terkecil yaitu _s V . Mesin bensin empat langkah menjalani satu siklus yang tersusun atas empat tahap atau langkah seperti Gambar 2.7.

Gambar 2.7 Prinsip kerja mesin 4 langkah

  (Sumber : Arismunandar, W, 2002, Hal: 8) Keterangan : KI = Katup isap TMA = Titik mati atas KB = Katup buang TMB = Titik mati bawah Kecepatan rata – rata udara selama proses isap pada katup isap dapat kita tentukan dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 89)

  A _p V  _{is p} V  ..............................................................................................................(2.9) A _is

  Sedangkan untuk menghitung tekanan akhir proses pengisapan dapat kita hitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal 589) Untuk mesin 4-langkah tanpa supercharging, P  P dan    . _{in o in o}

  1. P  P  , 1013 Mpa _{in o}

  

o

     2. udara pada T o = 32 C = 305 K _{in o 3}

   _o  1 , 159 kg m (Hollman,1993, hal 589)

  ₂

  2 _{2  }

     _{is is }

  V ₆

  3.    

  2 , 5 

4 P  P    

  10

   

_{is a o o}

  2

  4. Drop pressure yang terjadi (  ): P _a  P  P  P ............................................................................................................(2.10) _{a in a}

2.3.2.1 Langkah isap

  Campuran udara dan bahan bakar dihisap ke dalam ruang bakar. Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB). Katup isap terbuka dan katup buang tertutup. Akibat gerakan piston menuju TMB terjadi kehampaan dalam ruang bakar. Adanya tahanan aliran saat akhir langkah hisap mengakibatkan pengisian bahan bakar tidak pernah mencapai 100%.

  Sejumlah muatan udara segar dialirkan saat langkah hisap. Hal ini terjadi karena adanya perbedaan tekanan antara udara luar ( tekanan atmosfer ) dengan tekanan dalam silinder karena adanya penambahan volume silinder yang disebabkan gerak langkah piston dari tititk mati atas (TMA) menuju titik mati bawah (TMB).

  Efisiensi pengisian silinder adalah perbandingan antara jumlah muatan aktual W e yang dikompresi di dalam silinder dengan jumlah muatan segar W yang akan diisikan

  o di dalam volume kerja silinder V d pada tekanan dan suhu udara luar (P dan T ).

  Pada mesin tanpa supercarger, P dan T menyatakan tekanan dan suhu udara luar. Efisiensi pengisian untuk langkah hisap dapat dihitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal 96)

  ) γ

    _{o res} P P

  (Kovakh hal 91) T a : (310  350) K................................................................................

  koefisien kapasitas residu = (750  1000) K................................. (Kovakh hal 92) _res  : Koefisien gas buang ( 0,10 0,06  )......................,.........................

  res :

  T

  C = 288 K  : koefisien kapasitas gas panas residu = 1  : perbandingan kompresi = 9,5:1

  o

  C : 15

  o

  15

  : penambahan suhu campuran segar karena melewati saluran isap 

  ΔT

  Dengan T in : temperatur saluran isap

  1 1 ,  1  .........................................................................(Kovakh,1979, hal 93)

  25 ,

    ............................................................(Kovakh,1979, hal 97)

  (1 T T . P P .

  a

  1 ε

  ε η _{res a} ⁱⁿ _in ^{a 1 v}

      ....................................................................................(2.11)

  Temperatur campuran muatan segar dan gas-gas residu (T a ) pada akhir proses isap, lebih tinggi dibanding temperatur pada saluran isap (T

  in

  ), tetapi lebih rendah dibanding temperatur gas-gas residu Temperatur akhir proses penghisapan dapat dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal 93) T

  = _res ^{res res in} γ

    

  1 T ΔT

  T 

     

  (K).....................................................................................(2.12)

  res a ^{res res o res} P P P T T T

   

  (Kovakh hal 94)

  Pengaliran muatan segar ini melalui saluran hisap dan akan melewati katup hisap saat terbuka. Katup hisap terbuka beberapa derajat sebelum TMA saat langkah buang.

  Saat torak menuju TMB, campuran segar mengalir ke dalam silinder. Faktor yang mempengaruhi besarnya muatan yang masuk ke dalam silinder:

  1. Adanya sisa hasil pembakaran didalam silinder yang mendiami sebagian volume silinder.

  2. Pemanasan campuran udara- bahan bakar oleh permukaan dinding saluran hisap dan ruang diluar silinder sebesar  T yang akan mengurangi kerapatan campuran. Adanya tahanan atau gesekan di dalam saluran isap akan mengurangi jumlah muatan segar yang terhisap ke dalam silinder karena kerapatan muatan berkurang.