Motor Bensin 4 Langkah Dengan Volume Silinder 10 cc dan Kem Tunggal - 12 Katup

  

Motor Bensin 4 Langkah Dengan Volume

Silinder 1100 cc dan Kem Tunggal - 12 Katup

Nomor Soal : 786 / TA / FT_USD / TM / Maret / 2007

TUGAS AKHIR

  Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat sarjana S-1

  

Program Studi Teknik Mesin

Jurusan Teknik Mesin

  Diajukan oleh :

  

Theodorus Sonny Wicaksono

015214018

  Kepada

  

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2008

  

Four Stroke Gasoline Engine With 1100 cc Cylinder

Volume and 12 Valves - Single Cam

FINAL PROJECT

Presented as Partial Fulfillment of the Requirments

  

To Obtain the Sarjana Teknik Degree

in Mechanical Engineering

By

Theodorus Sonny Wicaksono

  

Student Number : 015214018

to

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

MECHANICAL ENGINERING DEPARTMENT

SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

  

2008

  

LEMBAR PERNYATAAN PESETUJUAN

PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS

  Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Universitas Sanata Dharma : Nama : Theodorus Sonny Wicaksono

  Nomor Mahasiswa : 015214018 Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul : ” Motor Bensin 4 Langkah Dengan Volume Solinder 1100 cc dan Kem Tunggal – 12 Katup” Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan kepada perpustakaan Universitas Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam bentuk media lain, mengelolanya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan secara terbatas, dan mempublikasikannya di internet atau mediauntuk kepentingan akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya maupun memberikan royalti kepada saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.

  Dibuat di Yogyakarta Pada tanggal 5 Maret 2008 Yang menyatakan (Theodorus Sonny W)

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, 18 Oktober 2007 (Theodorus Sonny W)

  Tuhan Tidak Akan Membawa Aku Sejauh Ini hanya Untuk Meninggalkan Aku.

  I dedicat e my Thesis simply t o:

  

Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberi kasih,

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

  

Yohanes B Sutrisno yang selalu memberikan dorongan

dan semangat dalam hidupku.

  

Irene Marni yang selalu memberikan do’a, kasih,

kekuatan, dan cinta, selama menjadi mama.

  

Pigsy Laura Pobuti yang telah setia menemani dan

mengisi hari-hariku. Maafkan jika sering membuatmu kecewa. Aku berharap kasih dan cintamu hanya untukku hingga batas waktu-Nya.

  

Kakakku Monika Narumartani dan adikku Thomas Tito

Anindtya terima kasih atas kasih dan sayang yang telah mewarnai hari-hari di rumah.

  Keluarga besar Martowiharjo terima kasih atas semua perhatian dan bantuannya selama menyelesaikan studi di Yogyakarta.

Rika “Toper”, makasih buat segala pengertian dan

pinjeman motornya.Kak Chun, Thank’s for BK 2 ZY,

  Windy buat si “ungu”, Anti en Diska juga buat anak- anak Tectona yang lainnya. Thank’s for all.

  

Semua orang yang selalu menjadi cinta, inspirasi,

support dan bagian dari hari-hariku, terima kasih telah berjuang bersamaku, denganmu hidup ini menjadi lebih indah.

  

Serbet dan Ciripa yang setia menungguku pulang.

  Maafkan sering telat memberikan makan kalian.

Almamaterku Teknik Mesin Universitas Sanata

Dharma, disinilah aku menemukan 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 4 Langkah Dengan Volume Silinder 1100 cc dan

  Kem Tunggal – 12 Katup” 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 Bapak 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. Bapak I Gusti Ketut Puja S.T., M.T. yang telah bersedia menjadi Pembimbing Akademik saya selama ini.

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

  4. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak 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. Ayahku Yohanes B Sutrisno yang selalu memberikan dorongan dan semangat dalam hidupku.

  8. Ibuku Irene Marni yang selalu memberikan doa dan kasih sayang selama penulis menyelesaikan studi dan tugas akhir.

  9. Pigsy Laura Pobuti yang telah setia menemani dan mengisi hari-hariku.

  Maafkan jika sering membuatmu kecewa. Aku berharap kasih dan cintamu hanya untukku hingga batas waktu-Nya.

  10. Kakakku Monika Narumartani dan adikku Thomas Tito Anindtya yang selama ini selalu memberikan doa, dukungan, dan semangat selama penyelesian Tugas Akhir ini.

  11. Teman-teman yang tidak bisa saya sebut disini. Terima kasih telah berjuang bersama. Sukses selalu bersama kalian.

  Saya merasa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu saya mohon maaf apabila terjadi kesalahan dan kelalaian yang saya lakukan saat saran yang membangun akan saya terima dengan baik demi peningkatan dalam pembuatan selanjutnya. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih atas perhatiannya.

  Penulis

  

INTISARI

  Motor bensin adalah mesin yang banyak digunakan dalam kendaraan bermotor sebagai sarana transportasi saat ini. Seiring dengan perkembangan kota besar yang berdampak pada kemacetan dan kepadatan lalu lintas, mesin bensin dengan volume silinder yang kecil diharapkan dapat memenuhi kebutuhan masyarakat kota besar yang lebih membutuhkan dimensi kendaraan yang kecil dan konsumsi bahan bakar yang irit.Salah satunya motor bensin 1,1 liter 4 langkah kem tunggal 12 katup. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam serta perancangan motor bensin 1,1 liter 4 langkah kem tunggal 12 katup.

  Tugas akhir ini berisi tentang perhitungan siklus kerja mesin bensin 4 langkah, besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam, serta perhitungan elemen-elemen mesin untuk motor bensin 1,1 liter 4 langkah kem tunggal 12 katup.

  Dari hasil perhitungan didapatkan besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam adalah 10,93 kg/jam hasil ini dihitung dari putaran mesin sebesar 5500 rpm. Untuk daya yang dihasilkan sebesar 50,88 kW atau 68,23 Hp, maka dapat disimpulkan kerja mesin dengan sistem SOHC 12 katup mengoptimalkan kinerja mesin karena menggunakan jumlah katup yang lebih banyak. Kata kunci: Motor bensin, SOHC, Katup.

  

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL .............................................................................. i TITLE PAGE ....................................................................................... ii HALAMAN PENGESAHAN............................................................... iii PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................... iv HALAMAN MOTTO ........................................................................... v HALAMAN PERSEMBAHAN ........................................................... vi

KATA PENGANTAR........................................................................... vii

  INTISARI .............................................................................................. ix DAFTAR ISI.......................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR............................................................................. xv

DAFTAR TABEL ................................................................................. xvii

BAB I PENDAHULUAN.......................................................... 1 1.1. Latar Belakang Masalah...........................................

  1

  1.3. Tujuan.......................................................................

  2 1.4. Manfaat.....................................................................

  2 1.5. Spesifikasi Mesin .....................................................

  3 1.6. Batasan Masalah.......................................................

  3 BAB II DASAR TEORI ............................................................. 4 2.1. Motor Bensin............................................................

  4 2.2. Prinsip Kerja Motor Bensin .....................................

  5 2.2.1. Langkah Hisap ................................................

  5 2.2.2. Langkah Kompresi..........................................

  6 2.2.3. Langkah Usaha ...............................................

  7 2.2.4. Langkah Buang...............................................

  8 2.3. Bagian-bagian Utama Motor Bensin........................

  10

  2.3.1. Kepala Silinder (Cylinder Head) .................... 10

  2.3.2. Blok Silinder (Cylinder Block) ........................ 12 2.3.3. Piston ..............................................................

  14 A. Bagian-Bagian Dari Piston.........................

  14 B. Celah Piston................................................

  14 2.3.4. Ring Piston .....................................................

  15 A. Pegas Kompresi..........................................

  16 B. Pegas Pengontrol Oli ..................................

  17

  2.3.5. Pena Piston......................................................

  18 2.3.6. Batang Piston ..................................................

  20

  2.3.7. Poros Engkol (Crankshaft) ............................. 21

  2.3.8. Camshaft ......................................................... 22 A. Bagian-Bagian Dari Camshaft ...................

  22 B. Bentuk Dasar Cam...................................... 24

  C. Sistem Penggerak Camshaft ....................... 25 D. Mekanisme Camshaft SOHC .....................

  29

  2.3.9. Katup (Valve).................................................. 34

  BAB III ANALISIS SIKLUS ...................................................... 36 3.1. Data Kendaraan SOHC ............................................

  36 3.2. Siklus Kerja Motor ...................................................

  36 3.3. Proses Penghisapan ..................................................

  39

  3.3.1. Tekanan di Dalam Silinder Selama Proses Pengisapan ..........................................

  39 3.3.2. Temperatur Akhir Proses Pengisapan.............

  45 3.4. Proses Kompresi ......................................................

  46 3.5. Proses Pembakaran...................................................

  47

  3.5.1. Reaksi Kimia pembakaran Bahan Bakar dan Udara .......................................................

  48 3.5.2. Koefisien Kelebihan Udara.............................

  49

  3.6.1. Karakteristik Kerja Motor...............................

  59 3.6.2. Rugi-Rugi Mekanis.........................................

  60 3.6.3. Pemakaian Bahan Bakar Spesifik ...................

  62 BAB IV PERANCANGAN ELEMEN MESIN ......................... 64 4.1. Silinder dan Kepala Silinder.....................................

  64 4.1.1. Tebal Dinnding Silinder .................................

  64 4.1.2. Kepala Silinder ...............................................

  65 4.2. Piston ........................................................................

  66 4.2.1. Bahan Piston ...................................................

  67 4.2.2. Ukuran Piston .................................................

  67 4.2.3. Tebal Piston ....................................................

  68 4.2.4. Tinggi Piston...................................................

  69 4.3. Cincin Piston ............................................................

  70 4.3.1. Cincin Piston Kompresi..................................

  70

  4.4. Batang Piston(Connecting Rod) ............................... 72 4.4.1. Pena Piston......................................................

  72 4.4.2. Pena Engkol Bawah........................................

  74 4.4.3. Perhitungan Batang Piston..............................

  74 4.5. Poros Engkol ............................................................

  75

  4.6. Katup ........................................................................

  78 4.6.1. Perhitungan Katup ..........................................

  78 4.6.2. Pegas Katup ....................................................

  86

  4.7. Camshaft ................................................................... 87 4.8. Roda Gila..................................................................

  87 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ..................................... 91 5.1. Kesimpulan...............................................................

  91 5.2. Saran.........................................................................

  93 DAFTAR PUSTAKA

  LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Motor bensin 4-langkah..........…………………………….. 4Gambar 2.2 Proses langkah hisap..............……………………………… 5Gambar 2.3 Proses langkah kompresi............................…………………7Gambar 2.4 Proses langkah usaha.....................................……………… 8Gambar 2.5 Proses langkah buang..........................................………….. 9Gambar 2.6 DOHC Cylinder Head Unit......................................………. 11Gambar 2.7 Block Cylinder Unit .............................…………………….. 13Gambar 2.8 Piston Construction .......................................……………… 14Gambar 2.9 Piston Gap ....................................................……………… 15Gambar 2.10 Piston Ring................................................………………… 16Gambar 2.11 Compression Ring.......................................……………….. 16Gambar 2.12 Oil Control Ring................................……………………... 17Gambar 2.13 Ring End Gap..............................................………………. 18Gambar 2.14 Piston Pin.....................................................………………. 19Gambar 2.16 Connecting Rod...........................................……………….. 21Gambar 2.17 Crankshaft..........................................……………………... 22Gambar 2.18 Camshaft.......................................................……………… 23Gambar 2.19 Bentuk Dasar Cam.......................................……………… 24Gambar 2.20 Penggerak Camshaft Dengan Timing Gear..…………........ 26Gambar 2.21 Penggerak Camshaft Dengan Timing Chain.…………........ 27Gambar 2.22 Penggerak Camshaft Dengan Timing Belt....…………........ 28Gambar 2.23 Mekanisme Camshaft OHC..............……………………… 29Gambar 2.24 Sistem SOHC......................................……………………. 31Gambar 2.25 Sistem DOHC......................................……………………. 32Gambar 2.26 Kepala Silinder DOHC....................………………............. 33Gambar 2.27 Chamshaft Timing Chain..................………………............ 34Gambar 2.29 Bentuk Katup (Valve Design)............……………...........… 35Gambar 3.1 Diagram P-V dan T-S Siklus Udara Konstan (Siklus Otto). 38Gambar 4.1 Jarak Dudukan Poros Engkol ………………...................... 77

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Sifat-sifat Udara Pada Tekanan Atmosfer……..………….. 44Tabel 3.2 Komposisi Elementari dan Karakteristik dari bensin dan Solar…...............................................................……… 51Tabel 3.3 Kapasitas Panas Jenis Molar Gas ( ) c pada Volume

  μ _v Konstan……………………………………………………. 54

Tabel 3.4 Energi Internal Hasil Pembakaran......................................... 57Tabel 3.5 Faktor Rugi-Rugi Mekanis……............................................ 61Tabel 4.1 Konstanta

  Δe……………………......................................... 88

Tabel 4.2 Koefisien Kestabilan……………......................................... 89

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah. Dalam dunia modern ini, kebutuhan akan kendaraan semakin penting untuk

  mendukung aktifitas sehari-hari terlebih di kota-kota besar yang pergerakan masyarakatnya relatif lebih cepat dibanding masyarakat yang tinggal di kota-kota kecil atau terpencil. Pada umumnya, kota-kota besar memiliki jumlah penduduk yang cukup besar sehingga membuat kota menjadi padat terlebih jika semua masyarakatnya melakukan aktifitas yang menggunakan kendaraan bermotor sehingga jalan-jalan di kota besar menjadi padat dan macet. Jenis kendaraan yang telah beredar di Indonesia pada umumnya memiliki dimensi dan volume silinder yang besar sehingga menambah sempit ruas jalan dan memperparah keadaan yang ada.

  Terlebih pula kendaraan-kendaraan tersebut mengkonsumsi bahan bakar yang cukup banyak sehingga menambah polusi udara dan pemborosan kekayaan hayati yang tidak dapat diperbaharui.

  Hal inilah yang membuat masyarakat perkotaan membutuhkan sebuah kendaraan yang lebih kecil dan memiliki konsumsi bahan bakar lebih irit sehingga cocok digunakan untuk mobilitas sehari-hari di wilayah perkotaan yang sempit dan padat. Permintaan tersebut tidak lepas dari teknologi dan kemampuan mesin yang di pakai dalam kendaraan bermotor. Konstruksi dan kapasitas mesin sendiri ada berbagai macam bentuk yang di sesuaikan dengan kebutuhan masyarakat perkotaan antara lain untuk angkutan (kendaraan niaga), kendaraan keluarga (jenis city car, MPV dan sedan).

  Dari berbagai macam teknologi yang diterapkan, salah satunya adalah teknologi mesin 4 langkah pada mobil yang menggunakan satu Camshaft (SOHC) dan dua Camshaft (DOHC). Dalam bab-bab berikutnya penulis akan menjelaskan tentang perancangan motor bensin empat langkah 1,1 liter SOHC 12 katup.

  1.2. Perumusan Masalah.

  Tugas akhir ini berisi tentang perhitungan konsumsi bahan bakar per jam dan elemen-elemen mesin bensin empat langkah 1,1 liter Single Over Head Camshaft (SOHC) dengan jumlah katup sebanyak 12.

  1.3. Tujuan.

  Tujuan utama dari tugas akhir ini adalah menghitung ulang perancangan motor bensin 1,1 liter SOHC 12 katup dan untuk mengetahui besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam.

  1.4. Manfaat.

  Studi ini diharapkan memberi manfaat bagi pembaca, diantaranya agar pembaca mendapat pemahaman dengan baik tentang perancangan motor bensin 1,1 liter SOHC 12 katup, perhitungan kebutuhan bahan bakar, dan perhitungan elemen mesin kendaraan bermotor.

  1.5. Spesifikasi Mesin

  Dalam tugas akhir ini penulis menghitung perancangan motor bensin 1,1 liter dengan spesifikasi mesin sebagi berikut : Jenis kendaraan : mobil penumpang Tipe mesin : mesin bensin 4 langkah Jumlah silinder : 4 silinder in-line, SOHC 12 katup Volume sillinder : 1086 cc Volume / silinder : 271,5 cc = 2,715 ×10

• 4

  m

  3 Daya maksimal : 64 Hp pada 5500 rpm

  Torsi maksimal : 96,1 Nm pada 2800 rpm Diameter silinder : 68 mm Panjang langkah : 73 mm Perbandingan kompresi : 10 : 1 Diameter Throat katup isap : 24 mm Diameter Throat katup buang : 29 mm

1.6. Batasan Masalah.

  Dalam perancangan ini penulis hanya membahas tentang perancangan motor bensin 1,1 liter SOHC 12 katup, besarnya konsumsi bahan bakar tiap jam, serta perhitungan elemen-elemen mesin.

BAB II DASAR TEORI

2.1. Motor Bensin

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan kendaraan darat. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Pembakaran bahan bakar ini akan menimbulkan panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk mengembang.

  Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan, akibatnya tekanan di dalam silinder akan naik. Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan mobil.

Gambar 2.1 Motor Bensin 4-Langkah

  :

  (sumber http://www.sae.org)

2.2. Prinsip Kerja Motor Bensin

2.2.1. Langkah Hisap

  Saat piston memulai langkah hisap (Gambar 2.2), piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB). TMA adalah titik teratas yang dapat dijangkau oleh piston. Pada saat TMA piston sudah tidak dapat bergerak keatas lebih jauh lagi. Pada saat TMA posisi piston, batang piston, dan engkol membentuk garis lurus. TMB adalah titik dimana posisi piston berada pada titik paling bawah sehingga tidak dapat bergerak lebih jauh lagi. Pada saat TMB posisi piston terhadap batang piston adalah membentuk garis lurus.

Gambar 2.2 Proses Langkah Hisap

  (Sumber : Suyanto, W, 1989, hal. 21) Karena piston bergerak dari TMA menuju TMB, maka terjadilah penurunan tekanan silinder di bagian atas piston karena ruangan di atas piston menjadi lebih luas. Karena penurunan tekanan ini maka terjadi perbedaan tekanan antara bagian luar silinder dengan bagian dalam ruang silinder. Apabila katup hisap dibuka maka perbedaan tekanan ini akan memungkinkan mengalirnya campuran bahan bakar dengan udara dari injektor masuk melalui saluran masuk (Intake Manifold) ke dalam silinder.

  Proses ini berlangsung hingga piston mencapai TMB. Bersamaan dengan berlangsungnya proses tersebut katup hisap ditutup dengan perantaraan poros cam

  

(Camshaft) dan batang penumbuk (Rocker Arm). Dengan ditutupnya katup ini maka campuran bahan bakar dan udara tertahan di dalam silinder, yang seterusnya akan dilanjutkan dengan proses berikutnya yaitu langkah kompresi.

2.2.2. Langkah Kompresi.

  Pada langkah kompresi (Gambar 2.3) kedua katupnya (katup hisap dan katup buang) tertutup rapat sehingga gas yang tadi dihisap kedalam silinder tidak mungkin keluar dari silinder. Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA

  Dengan bergeraknya piston tersebut maka terjadi penyempitan ruangan di atas piston dimana campuran antara bahan bakar dan udara berada. Campuran tersebut dimampatkan sehingga tekanannya akan naik sesuai dengan perbandingan kompresinya. Semakin tinggi tekanan kompresinya semakin tinggi pula tenaga yang dihasilkan motor tersebut.

  Pada saat ini motor sudah berputar 360°, sehingga posisi piston kembali pada posisi TMA. Karena tekanan di dalam silinder cukup tinggi maka kerapatan sangat diutamakan, karena apabila terjadi kebocoran maka tenaga yang akan dihasilkan motor akan turun. Oleh karena itu katup-katupnya harus tertutup rapat, gasket silinder tidak boleh bocor, begitu juga ring pistonnya.

Gambar 2.3 Langkah Kompresi, Kedua Katupnya Tertutup

  (Sumber: Suyanto, W, 1989, hal. 22) 2.2.3. Langkah Usaha.

  Pada saat kompresi belum selesai (Gambar 2.4) kedua katup masih dalam keadaan tertutup, yaitu beberapa derajat sebelum TMA, busi mengeluarkan bunga api untuk membakar campuran bahan bakar dengan udara yang telah dikompresi. Penyalaan busi beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA ini bertujuan agar tekanan tertinggi akibat pembakaran ini terjadi beberapa saat setelah TMA dimana pada titik tersebut berdasarkan percobaan merupakan titik terbaik untuk menghasilkan tenaga atau dengan kata lain efisiensinya paling tinggi.

Gambar 2.4 Proses langkah usaha

  (Sumber: Suyanto, W, 1989, hal. 23) Dengan terbakarnya bahan bakar tersebut maka temperatur di dalam silinder akan naik yang mengakibatkan naiknya tekanan di dalam silinder. Tekanan ini kemudian mendorong piston ke bawah sehingga terjadi langkah usaha yang berarti motor mengeluarkan tenaga yang nantinya digunakan untuk menggerakkan mobil.

2.2.4. Langkah Buang.

  Pada langkah buang ini (Gambar 2.5) katup hisap tetap tertutup sedangkan katup buang terbuka dan piston bergerak dari TMB menuju TMA. Ruangan di atas piston menjadi sempit, akan tetapi karena katup buang terbuka maka di dalam silinder tidak mengalami kenaikan tekanan, justru gerakan piston tersebut mendorong gas sisa hasil pembakaran yang ada di dalam silinder keluar melalui

Gambar 2.5 Proses Langkah Buang

  (Sumber: Suyanto, W, 1989, hal. 24) Dengan berakhirnya langkah buang ini, yaitu pada saat piston mencapai

  TMA, maka berarti piston telah bergerak 4-langkah atau engkol sudah berputar 720° yang berarti telah selesai satu rangkaian kerja. Dengan berakhirnya langkah buang maka akan diikuti dengan langkah hisap lagi yang kemudian terjadi terus menerus atau terjadi berulang-ulang selama motor hidup. Pada keadaan yang sebenarnya pembukaan katupnya tidak tepat pada saat piston mencapai titik mati tetapi ada keadaan dimana katup satu dengan yang lainnya membuka bersamaan atau overlap, yang tujuannya untuk mempertinggi efisiensi dari motor tersebut.

2.3. Bagian-bagian Utama Motor Bensin

   Kepala Silinder (Cylinder Head)

  Yang dimaksud dengan bagian-bagian utama motor bensin adalah bagian- bagian mesin yang berhubungan langsung dengan proses pemindahan tenaga dari tekanan menjadi gerak putar. Bagian-bagian yang dimaksud adalah:

• Kepala Silinder (Cylinder Head)
• Blok silinder (Cylinder Block)
• Piston • Ring Piston (Piston Ring)
• Batang Piston (Connecting Rod)
• Poros Cam (Camshaft)
• Katup (Valve)
• Poros Engkol (Chrankshaft) 2.3.1.

  Kepala silinder mempunyai fungsi sebagai tutup bagian atas dari silinder dan sebagai pemegang katup (valve). Disamping itu kepala silinder mempunyai lubang untuk masuknya campuran antara udara dan bahan bakar ke dalam silinder serta lubang untuk keluarnya gas bekas hasil dari pembakaran serta ruang bakar untuk tiap-tiap silindernya. Pada mekanisme DOHC (Gambar 2.6) terdapat dua dudukan untuk Chamshaft nya.

Gambar 2.6 DOHC Cylinder Head Unit

  

(Sumber: PT.Hyundai Mobil Indonesia, 2001, Hal. 69)

  Pada kepala silinder juga terdapat saluran pendingin, saluran oli, lubang untuk baut silinder, lubang untuk busi dan lubang untuk tempat poros cam. Kepala silinder biasa dibuat dari besi tuang atau campuran aluminium. Campuran aluminium disamping ringan juga cepat mentransfer panas sehingga mesin dapat direncanakan dengan kompresi yang lebih tinggi dan tenaga motor dapat di tingkatkan.

2.3.2. Blok Silinder (Cylinder Block)

  Sebagian besar bagian-bagian dari motor dipasangkan dipasangkan pada silinder blok (Gambar 2.7). Dari kepala silinder, piston, poros engkol, tutup poros engkol (Calter), roda penerus (Fly Wheel), dan sebagainya sehingga silinder blok ini harus kuat. Blok silinder terdiri dari dua bagian yaitu bagian silinder dan bagian engkol (Crankcase). Bagian silinder inilah yang nantinya berfungsi sebagai tempat piston bekerja.

  Karena di dalam silinder ini pula perubahan panas menjadi tenaga gerak dengan perantaraan piston maka silinder ini harus cukup kuat. Disamping itu, silinder harus benar-benar bulat, rata, dan halus supaya selama proses tidak terjadi bocoran gas sehingga mengurangi tenaga yang dihasilkan oleh motor. Silinder blok terbuat dari besi tuang atau aluminium. Besi tuang memiliki keuntungan mudah membuatnya dan sangat baik bila digunakan piston dari aluminium.

  Blok silinder dari besi tuang ini sangatlah berat, oleh karena itu saat ini banyak digunakan silinder blok dari bahan campuran aluminium sehingga lebih ringan. Agar liner tahan gesekan maka khusus untuk silinder linernya bahannya dibuat dari baja khusus sehingga tahan gesekan.

  Ada dua jenis liner silinder (Cylinder Bore) yang digunakan pada mesin kendaraan bermotor, yaitu:

• Silinder tipe basah
• Silinder tipe kering

  Silinder tipe basah adalah apabila bagian dari luar silinder ini berhubungan langsung dengan air pendingin sedangkan yang tipe kering tidak berhubungan langsung dengan air pendingin. Silinder liner tipe kering ini dapat dibuat lebih tipis daripada tipe basah karena seluruh bagian silinder ini didukung oleh blok silinder, sedangkan untuk tipe basah harus dibuat lebih tebal karena tidak seluruhnya ditopang oleh blok silinder. Pada bagian atas dan bagian bawah silinder liner tipe basah ini harus dipasang seal sehingga air pendingin tidak bocor. Silinder liner tipe basah ini banyak dipakai pada motor diesel berukuran besar.

Gambar 2.7 Block Cylinder Unit

  (Sumber : PT.Hyundai Mobil Indonesia, 2001 ,Hal. 17)

  A. Bagian-Bagian Dari Piston

Gambar 2.8 Piston Construction.

  (Sumber: Suyanto W, 1989, hal. 52) Piston bergerak naik turun didalam silinder untuk melakukan langkah hisap, kompresi, usaha, dan buang. Fungsi utama dari piston adalah untuk menerima tekanan pembakaran dan meneruskan ke poros engkol melalui connecting rod. Piston terbuat dari aluminium alloy (paduan aluminium), karena bahan tersebut ringan dan radiasi panasnya baik.

B. Celah Piston (Celah Antara Piston Dengan Silinder)

  Saat piston menjadi panas akan terjadi sedikit pemuaian dan mengakibatkan diameternya bertambah, maka diantara silinder dibuat celah yang disebut piston

  

clearance (Gambar 2.9). Pada umumnya celah piston antara 0,02 – 0,12 mm. Bentuk

piston saat dingin, diameter kepala piston lebih kecil daripada bagian bawahnya.

Gambar 2.9 Piston Gap

  

(Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota 2002, Hal.11)

2.3.4. Ring Piston

  Pegas piston (piston ring) dipasang dalam ring groove (Gambar 2.10). Ring piston terbuat dari baja khusus. Pada mesin bensin pegas pistonnya ada yang terdiri dari 4 buah pegas piston dan ada yang terdiri dari 3 buah pegas piston.

  Ring piston berfungsi untuk:

  1. Mencegah kebocoran selama langkah kompresi dan usaha

  2. Mencegah oli yang melumasi piston dan silinder masuk ke ruang bakar

  3. Memindahkan panas dari piston ke dinding silinder

Gambar 2.10 Piston Ring

  

(Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota, 2002, Hal.12)

A. Pegas Kompresi

  Pada setiap piston (Gambar 2.11) terdapat 2 pegas kompresi. Pegas kompresi ini disebut dengan top compression ring dan second compression ring.

  B. Pegas Pengontrol Oli

  Pegas pengontrol oli (oil control ring) diperlukan untuk membentuk lapisan oli tipis (oil film) antara piston dan dinding silinder (Gambar 2.12) Pegas oli ini disebut dengan third ring dan Fourth ring. Ada 2 tipe pegas oli:

  1. Tipe integral

  2. Tipe segment

Gambar 2.12 Oil Control Ring

  (Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota, 2002, Hal.13)

  C. Celah Ujung Pegas

  Pegas piston (Gambar 2.13) akan mengembang bila dipanaskan. Dengan alasan tersebut pada ujung ring piston harus terdapat celah yang disebut ring end

  

gap. Besarnya celah biasanya sebesar 0,2 – 0,5 mm pada temperatur ruangan, dan

diukur pada 10 mm dan 120 mm dari atas silinder.

Gambar 2.13 Ring End Gap.

  

(Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota, 2002, Hal.14)

2.3.5. Pena Piston

  Pena piston (piston pin) menghubungkan dengan bagian ujung yang kecil dari

  

connecting rod (Gambar 2.14). Pena piston meneruskan tekanan pembakaran yang

  berlaku pada torak ke connecting rod. Pena piston berlubang di dalamnya untuk mengurangi berat yang berlebihan dan kedua ujung ditahan oleh bushing pena torak

  (Piston Pin Boss).

Gambar 2.14 Piston Pin.

  

(Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota, 2002, Hal.15)

  Piston dan connecting rod dapat dihubungkan dengan 4 cara: 1.

   Tipe fixed 2. Tipe full-floating 3. Tipe bolted 4. Tipe press-fit

Gambar 2.15 Macam-macam Sambungan Piston dan Conecting rod.

  

(Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota, 2002, Hal.15)

2.3.6. Batang piston

  Batang piston (connecting rod) berfungsi untuk meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh piston ke crankshaft (Gambar 2.16) Bagian ujung connecting rod yang berhubungan dengan piston pin disebut small end, dan bagian yang berhubungan dengan poros engkol disebut big end. Pada connecting rod terdapat oil

  

hole yang berfungsi untuk memercikan oli guna melumasi piston pada saat piston

bergerak.

Gambar 2.16 Connecting Rod

  

(Sumber: PT.Astra International tbk-Toyota, 2002, Hal.16)

(Crankshaft)

2.3.7. Poros Engkol

  Tugas utama dari poros engkol (Gambar 2.17) adalah untuk merubah gerak lurus yang dihasilkan piston menjadi gerak putar dengan perantaraan pena piston dan batang piston. Namun demikian semua yang bergerak karena gerakan motor adalah memanfaatkan gerakan poros engkol ini seperti poros cam, pompa oli, dan lain sebagainya. Poros engkol terdiri dari penyangga utama (Main Journal) yang selanjutnya dihubungkan dengan Main Bearing Cap dan Crankpin dimana batang piston dan roda penerus (Fly Wheel) dipasangkan. Penyangga utama berfungsi sebagai penyangga poros engkol dimana penyangga utama ini didukung oleh blok silinder dan tutup bantalan utama.

Gambar 2.17 Crankshaft

  

(Sumber: PT.Hyundai Mobil Indonesia, 2001, Hal. 36)

2.3.8. Camshaft

A. Bagian-Bagian Dari Camshaft

  Camshaft adalah penentu utama kapan saat pembukaan dan penutupan katup

  terjadi serta berapa lama dan seberapa lebar pembukaan katup tersebut (Gambar 2.18), Shaft ini memiliki beberapa Cam (Nok) yang sesuai dengan jumlah katup yang ada pada mesinnya. Camshaft biasa dibuat dari baja dimana pada bagian Cam dikeraskan sehingga tidak mudah aus. Keausan Cam sangat besar pengaruhnya penutupan katup isap dan katup buang menjadi tidak tepat, sehingga efisiensi volumetriknya akan menurun.

Gambar 2.18 Camshaft

  

(Sumber: PT.Hyundai Mobil Indonesia, 2001, Hal. 28)

Cam dibuat dengan mesin yang sangat presisi karena perubahan atau

  kekeliruan bentuk Cam walaupun hanya beberapa milimeter saja akan sangat mempengaruhi beberapa hal, yaitu kapan katup mulai membuka dalam hubungannya dengan posisi piston, berapa lama katup terbuka, dan berapa lebar pembukaan katup. Bentuk Cam itulah yang diharapkan agar katup dapat membuka dengan cepat dan menutup dengan cepat pula. Disamping itu diharapkan katup dapat membuka cukup untuk kendaraan karena disamping mesin harus menghasilkan tenaga yang tinggi juga dituntut keawetan dan kenyamanan.

B. Bentuk Dasar Cam

  Pada umumnya bentuk keseluruhan dari Cam adalah lonjong, bentuknya hampir menyerupai telur (gambar 2.19). Poros Cam berputar lebih lambat dari putaran poros engkol dengan perbandingan 1:2. Hal ini karena katup-katup pada mesin membuka satu kali setiap empat kali langkah torak atau setiap dua putaran poros engkol. Setiap dua putaran poros engkol Cam hanya berputar satu kali putaran. Untuk memenuhi kebutuhan ini maka poros Cam dan poros engkol masing-masing dilengkapi dengan roda gigi untuk menepatkan perbandingan putaran tersebut.

  Jumlah roda gigi poros Cam dua kali lipat dari jumlah gigi poros engkol, dengan demikian maka akan dihasilkan perbandingan putaran satu berbanding dua antara poros Cam dan poros engkol.

Gambar 2.19 Bentuk Dasar Cam

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 102)

C. Sistem Penggerak Camshaft

  Tiga sistem penggerakkan Camshaft: 1.

   Menggunakan roda gigi (Timing Gear) 2. Menggunakan rantai (Timing Chain) 3. Menggunakan sabuk bergerigi (Timing Belt)

  1. Timing Gear Pada penggerak ini (Gambar 2.20), roda gigi poros Cam langsung bersinggungan dengan roda gigi poros engkol. Untuk keperluan pemasangan pada kedua gigi tersebut ada tanda pemasangannya sehingga saat pembukaan dan penutupan katup dapat sesuai yang diinginkan atau sesuai dengan gerakan pistonnya.

  Apabila sampai terjadi kesalahan dalam pemasangan dalam arti pemasangannya tidak tepat maka dapat menimbulkan kerusakan walaupun kemungkinan mesin masih dapat bekerja. Kerusakan itu terjadi karena misalnya torak berada pada TMA katup dalam membuka penuh, sehingga dapat terjadi tumbukan antara katup dan pistonnya.

  Penggerakan dengan Timing Gear digunakan pada kendaraan yang dituntut kerja berat, misalnya digunakan pada kendaraan truk. Penggerakan Timing Gear ini sangat handal dan tahan lama, tetapi dibandingkan dengan model penggerakan yang lain lebih berisik. Disamping digunakan pada kendaraan berat, penggerak dengan

  

Timing Gear ini terutama digunakan untuk mesin yang Camshaft nya terletak pada

blok silinder.

Gambar 2.20 Penggerak Camshaft Dengan Timing Gear

  (sumber: Drs.Wardan Suyanto M.A,1989. Teori Motor Bensin, hal. 103)

  2. Timing Chain Seperti penggerak Timing Gear, pada penggerak model Timing chain pun ada tanda pemasangannya untuk mencegah terjadinya kekeliruan dalam pemasangan.

  Model ini banyak di gunakan pada mesin dengan Camshaft pada blok silinder meskipun ada juga yang digunakan pada mesin OHC (Over Head Camshaft).

  Biasanya penggerak Cam dengan Timing Chain ini dilengkapi dengan penegang rantai sehingga pergerakannya terjamin atau aman. (Gambar 2.21).

Gambar 2.21 Penggerak Camshaft Dengan Timing Chain

  (Sumber: Suyanto, W, 1989, hal. 104)

  3. Timing Belt Model ini menggunakan sabuk bergerigi, dan banyak digunakan

  Timing Belt pada mesin dengan Camshaft pada kepala silinder atau OHC (Over Head Camshaft).

  Model sabuk bergerigi ini sangat halus dalam arti tidak berisik pada waktu bekerja dan sangat bagus untuk menggerakkan Camshaft.

  Seperti penggerakan yang lain, model ini dilengkapi juga dengan tanda pemasangan pada Timing Belt itu sendiri sehingga memudahkan pemasangannya pada blok atau kepala silinder, hal ini akan lebih jelas bila dilihat pada buku pedoman reparasi sehingga dapat menghindarkan kemungkinan terjadinya kesalahan dalam pemasangan.

  Pada sistem ini juga dilengkapi dengan penegang yang berbentuk roda dan dilengkapi dengan pegas sehingga menjaga Timing Belt tetap kencang atau erat pada roda suproketnya. Roda penegang mendorong kedalam bagian punggung dari Timing

  

Belt sehingga mencegah terjadinya slip antara Timing Belt dengan roda suproketnya,

  sehingga rotasinya selalu tepat. Disamping itu juga menjaga Timing Belt supaya tidak lepas. Roda penegang ini dipasang pada Ball Bearing dan ditutup secara permanen sehingga tidak perlu pelumasan dari luar.

Gambar 2.22 Penggerak Camshaft Dengan Timing Belt

D. Mekanisme Camshaft

  Overhead Camshaft (OHC) adalah konfigurasi penempatan deretan katup

  pada poros kem di dalam kepala silinder, dan letaknya berada di atas ruang pembakaran, dan bekerja menggerakan katup secara langsung sebagai ganti penggunaan batang penekan seperti pada sistem Overhead Valve ( OHV) (Gambar 2.23). Ketika dibandingkan langsung dengan sistem OHV dengan jumlah katup yang sama, maka komponen dari sistem OHC lebih sedikit. Secara keseluruhan akan mempunyai massa yang lebih kecil, meskipun struktur yang mendukung sistem bisa menjadi lebih rumit. Kebanyakan pabrikan mesin dengan mudah menerima kompleksitas yang ada dalam perdagangan untuk pencapaian mesin yang lebih baik dan perencanaan fleksibel yang lebih baik. Sistem OHC dapat bekerja menggunakan metode yang sama seperti sistem OHV. Metode ini termasuk penggunaan sabuk, rantai, atau gigi persneling.

Gambar 2.23 Mekanisme camshaft OHC

  (sumber: http://www.samarins.com) Banyak mesin OHC (Overhead Camshaft) saat ini mempergunakan multiple perancangan poros cam pada mesin OHC ada kaitan eratnya dengan mesin untuk mencapai kecepatan yang tinggi. Ada dua sistem Overhead Camshaft :

• Single overhead camshaft (SOHC)
• Double overhead camshafts (DOHC)

  Pada mobil jaman sekarang telah menggunakan mekanisme SOHC (Single Over

  

Head Camshaft) sebagai pengatur pergerakan katupnya, tetapi ada juga yang

  menggunakan mekanisme DOHC (Double Over Head Camshaft). Jadi dapat diketahui pada umumnya cara kerja dari kedua model camshaft ini sama, yaitu untuk mengatur pembukaan dan penutupan katup-katupnya, hanya saja perbedaannya terdapat pada jumlah Camshaft nya yang berbeda. Pada mekanisme SOHC menggunakan Camshaft Tunggal (Single Camshaft), sedangkan mekanisme DOHC menggunakan Camshaft ganda (Double Camshaft).

  Single Overhead Camshaft (SOHC) SOHC disebut juga sistem camshaft tunggal adalah suatu desain penempatan