Motor Bensin 150 cc 2 Langkah Dengan Perubahan Posisi Busi Dan “Squish”

  Motor Bensin 150 cc 2 Langkah Dengan Perubahan Posisi Busi Dan “Squish”

  No.801 / TA / FST-USD / TM / Agustus / 2007 TUGAS AKHIR

  Diajukan untuk memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin

  Disusun oleh :

  Nama : Benedictus Arioma Winasto NIM : 015214040 PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN JURUSAN TEKNIK MESIN

  FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA

  Two Strokes 150 cc Gazoline Engine With Spark Plug and “Squish” Position Modification No.801 / TA / FST-USD / TM / Agustus / 2007

  FINAL PROJECT

  Presented as partial fullfillment of the requirements to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

  Presented by :

  Benedictus Arioma Winasto Student Number: 015214040 MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM MECHANICAL ENGINEERING DEPARTMENT SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA

  Motor Bensin 150 cc 2 Langkah Dengan Perubahan Posisi Busi Dan “Squish”

  Yang dipersiapkan dan disusun oleh Nama : Benedictus Arioma Winasto NIM : 015214040

  Telah dipertahankan di depan dewan penguji pada tanggal ......................

  Susunan dewan penguji Pembimbing I Anggota Dewan Penguji Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T. 1 ........................................

  Pembimbing II Ir. FX. Agus Unggul Santoso . 2. ……………………….…

  Tugas akhir ini telah diterima sebagai salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Yogyakarta, .............................

  Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta

  Dekan

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA

  Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu 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, .............................

  ( Benedictus Arioma Winasto )

  ....roda terus berputar, hadapilah itu!! Karena Tuhan tidak tidur ...impian membuat kita hidup, pupuklah itu!!Karena Tuhan tidak tidur

  ...bergembiralah..!! Karena debu awal dari semuanya..

KATA PENGANTAR

  Puji syukur kepada Tuhanku Yesus Kristus atas berkat rahmat dan kasih karunia- Nya, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul :Motor Bensin 150 cc 2 Langkah Dengan Perubahan Posisi Busi Dan “ Squish”.

  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 Romo 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 dosen pembimbing akademik saya selama ini.

  3. Dosen Pembimbing Tugas Akhir, Bapak Yosep Agung Cahyanta, S.T., M.T. selaku Pembimbing I Bapak Ir. FX. Agus Unggul Santoso selaku Pembimbing II yang telah memberikan bimbingan, arahan, masukan dan perbaikan sehingga tugas akhir ini dapat terselesaikan.

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

  5. Bapak dan Ibu, adik-adik, terima kasih atas doa dan dukungannya.

  Saya merasa penelitian ini jauh dari sempurna.. Saya juga menerima kritik dan saran yang membangun demi peningkatan dalam penelitian selanjutnya. Akhir kata saya mengucapkan terima kasih atas perhatiannya.

  Penulis

  

INTISARI

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan kendaraan. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Pembakaran campuran udara - bahan bakar ini akan menimbulkan panas yang sekaligus akan meningkatkan tekanan gas yang ada di dalam silinder. Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan untuk mendapatkan motor dengan daya yang besar dan efisiensi kerja mesin yang maksimal. Tujuan dari penulisan / perancangan ini adalah untuk mengetahui perubahan mesin modifikasi terhadap unjuk kerja mesin.

  Pengujian untuk mendapatkan efisiensi kerja mesin maksimal dilakukan dengan modifikasi ruang kepala silinder dan posisi busi. Modifikasi kepala silinder yaitu memperkecil volume ruangnya dengan pengelasan material aluminium, kemudian dibubut berikut untuk pembuatan dome dan squish. Posisi busi dipindahkan di tengah sesuai dengan titik tengah dome. Volume kepala silinder standar :30 cc, modifikasi 1:24 cc dan modifikasi 2 : 20 cc. Besar perbandingan kompresi mesin standar 1: 6,2, modifikasi 1 1: 7,5 dan modifikasi 2 1:8,8. Pengukuran daya mesin standar menggunakan

  dynotest

  dengan input roda sedangkan mesin modifikasi 1 & 2 menggunakan pengukuran

  dynotest

  dengan input as roda Dengan memakai kepala silinder modifikasi, mesin modifikasi mengalami peningkatan yang sangat signifikan baik dari pencapaian Rpm tertinggi, akselerasi dan torsi. Peningkatan akselerasi modifikasi 1 sebesar 18,8% dan modifikasi 2 sebesar 24,8% dari mesin standar. Peningkatan konsumsi bahan bakar dengan kecepatan 30 km/jam, modifikasi 1 sebesar 4,7% dan modifikasi 2 sebesar 10,38%. Pada kecepatan 45 km/jam, modifikasi 1sebesar 9,7% dan modifikasi 2 sebesar 13,3%. Pada kecepatan 60 km/jam, modifikasi 1 sebesar 1,6% dan modifikasi 2 sebesar 1,7%. Pengujian daya mesin modifikasi 1 menghasilkan daya maksimal yaitu 21,3 Hp/9.000 Rpm dan mesin modifikasi 2 menghasilkan daya maksimal yaitu 25,3 Hp/10.000 Rpm, mesin standar pabrikan 7,3 Hp/6.500 Rpm.

  Kata kunci : kompresi

  DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL …………………………........…………………..….. i

TITLE PAGE ............................................................................................. ii

HALAMAN PENGESAHA ………………………………….…............... iii

PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ………………………................ iv

HALAMAN MOTTO ………………………………………............ v

KATA PENGANTAR .......…………………………………………….. vi

  

INTISARI ............………………………………………………………. viii

DAFTAR ISI ………………………………………………………. ix

DAFTAR GAMBAR ……………………………………................. xii

DAFTAR TABEL………………………………………………................ xii

BAB I PENDAHULUAN………………………………….............

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

  1

  1.2. Permasalahan…………………………………............... 2

  1.3. Tujuan Penelitian……………………………….…….... 2

  

BAB II TEORI MESIN BENSIN ...………………………….......... 3

  2.1. Uraian ……..………………………………………....... 3

  2.2. Jumlah Langkah Tiap Proses .……………………........ 8

  2.3. Susunan Dan Jumlah Silinder ........................................ 8

  2.4. Sistem pendinginan........................................................ 9

  2.5. Sistem Penyalaan ........................................................... 10

  2.5.1. Pembakaran .................................................... 11

  2.5.2. Bahan Bakar ................................................... 13

  2.6. Proses Penyalaan .......................................................... 15

  2.7.1. Sistem Pembuangan ....................................... 17

  2.7.2. Sistem Pembuangan ....................................... 20

  2.8. Perbandingan Kompresi ............................................... 22

  2.9. Pelumasan ..................................................................... 23

  2.10. Siklus Kerja Mesin ................................................... 24

  2.11. Kepala Silinder ........................................................ 26

  2.12. Squish ......................................................................... 28

  2.13. Daya Mesin .............................................................. 30

  2.14. Brake mean Effective Pressure (BMEP) .................. 30 BAB III METODE PENELITIAN…...........……………………..

  32

  3.1. Diagram Alur Penelitian……………………………..... 32

  3.2. Lokasi Penelitian……………………………………... 33

  3.3. Bahan dan Alat Pengujian …………………………… 33

  3.4. Pelaksanaan Penelitian ……………………………… 33

  3.4.1. Penyetelan Mesin …………………………. 33

  3.4.2. Persiapan Jalannya penelitian ……………... 36  Akselerasi ………………………………… 36  Konsumsi Bahan Bakar …………………... 36  Dynotest …………………………………… 37

  3.4.3. Pelaksanaan Penelitian .……………………. 37

  3.5. Kesulitan Selama Penelitian ..………………………… 37

  3.6. Data Kendaraan ……………………………………... 38

  3.7. Perhitungan Pengukuran Mesin ……………………….. 39 Perbandingan Kompresi …………………………… 39

   Standar ………………………………………. 39

   Modifikasi 2 …………………………………. 40 Volume Compression Clearance …………………… 40 Volume Total Silinder …………………………….... 41

  Exhaust Port Duration

  ……………………………… 46

  Transfer Port Duration

  …………………………….. 46

  Inlet Port Duration

  …………………………………. 47 Hasil Pengukuran ………………………………...... 48

  

BAB IV HASIL – HASIL ……………………………….………...... 50

  4.1 Hasil Penelitian……………………………………….. 50

  1. Akselerasi …….……………………………....... 50

  2. Konsumsi Bahan Bakar ………………..……... 51

  3. Daya Mesin …………………………………… 53

  BAB V KESIMPULAN DAN SARAN …..…………………… 58

  5.1 Kesimpulan……………………………………………. 58

  5.2 Saran…………………………………………………… 59

  DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Torak dan mekanisme engkol ........................................................ 5Gambar 2.2. Pendingin Motor .......................................................................... 10Gambar 2.3. Perjalanan Pembakaran Normal .................................................... 12Gambar 2.4. Siklus Kerja Motor 2-langkah ...................................................... 26Gambar 2.5. Pandangan Atas Cylinder Head .................................................... 29Gambar 2.6. Squish Band ................................................................................... 30Gambar 3.1. Tipe Squish Ruang Bakar .............................................................. 39Gambar 3.2. Bentangan Cylinder Port ................................................................ 46Gambar 4.1. Grafik Perbandingan Akselerasi .................................................... 50Gambar 4.2. Grafik Perbandingan Konsumsi Bahan Bakar ............................... 51Gambar 4.3. Grafik Hubungan Rpm daan Torsi Nm ......................................... 54Gambar 4.4. Grafik Hubungan Daya HP dan Rpm ............................................ 56

  DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Hasil Pengukuran ............................................................................. 48Tabel 4.1. Uji Konsumsi Bahan Bakar ............................................................... 51Tabel 4.2. Hasil Pengujian Torsi Nm .............................................................. 53Tabel 4.3. Daya HP Vs Putaran mesin Rpm ..................................................... 55

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Motor bensin adalah salah satu jenis motor pembakaran dalam yang banyak digunakan untuk menggerakkan kendaraan. Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Pembakaran campuran udara - bahan bakar ini akan menimbulkan panas yang sekaligus akan meningkatkan tekanan gas yang ada di dalam silinder. Tekanan inilah yang kemudian dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan kendaraan.

  Mesin kendaraan pada kenyataannya seringkali mempunyai kendala, seperti :  Akselerasi mesin lamban  Konsumsi bahan bakar boros  Mesin mudah overheat  Mesin mengeluarkan suara yang bising  Karburator cepat kotor  Mesin sulit hidup Sejalan dengan perkembangan ilmu dan teknologi banyak terjadi penyempurnaan dan pengembangan baik dengan cara memodifikasi maupun dengan cara penambahan maksimum dari motor bensin yang sudah ada sebelumnya. Penyempurnaan dan pengembangan motor bensin antara lain untuk mendapatkan motor dengan daya yang besar dan efisiensi kerja mesin yang maksimal.

  1.2 Permasalahan

  Dari latar belakang di atas maka penulis mencoba dengan meningkatkan unjuk kerja memodifikasi komponen motor bensin 150cc 2 langkah. Modifikasi dilakukan dengan mengubah ketebalan mulut kepala silinder, memindah posisi squish standar dan peletakan busi dari posisi pinggir (standar) menjadi di posisi titik tengah kepala silinder.

  1.3 Tujuan Penelitian

  Tujuan dari penulisan / perancangan ini adalah untuk mengetahui perubahan mesin modifikasi terhadap unjuk kerja mesin. Yaitu pada :  Akselerasi  Daya  Torsi  Konsumsi Bahan Bakar

  2

BAB II TEORI MESIN BENSIN

2.1 Uraian

  Seperti diketahui roda-roda suatu kendaraan memerlukan adanya tenaga luar yang memungkinkan kendaraan dapat bergerak serta dapat mengatasi keadaan jalan, udara, dan sebagainya. Sumber dari luar yang menghasilkan tenaga disebut mesin. Mesin merupakan alat yang merubah tenaga panas, listrik, angin, air, atom, atau tenaga lainnya menjadi tenaga mekanik.

  Mesin pada motor bensin mempunyai volume yang berbeda-beda, ada yang volumenya 100cc, 110cc,120cc, 150cc dan yang lebih besar dari 150cc. Untuk menghitung volume dari silinder digunakan persamaaan. (Petrovsky,1971, hal 192) ₂ D L  . . Vd = …….....…...............................................................................................(2.1)

  4 dengan : ₂ Vd : Volume silinder (m ) D : Diameter silinder (m) L : Panjang langkah (m) Setelah volume silinder dan volume dari kepala silinder diketahui maka perbandingan kompresi dari mesin dapat ditentukan dengan persamaan. ( A.Graham bell, 1999, hal 26)

  Vd  CCV

CR  ……………..………………………………………………….….…(2.2)

CCV

  4 CR = Perbandingan kompresi

3 CV = Volume silinder (m )

  CCV = Volume ruang bakar (cc) Volume total dari silinder dapat ditentukan dengan persamaan (Petrovsky, 1971, hal 192) Va = Vd + Vc………………………………………………………..…………..…….(2.3) dengan :

  3 Va = Volume total silinder (m )

  3 Vd = Volume silinder (m )

  3 Vc = Volume compression clereance (m )

  Untuk menentukan Vc (volume compression clereance ) maka akan digunakan persamaan: (Petrovsky,1971, hal 192)

  h Vd  _s Vc   

   1  …………………………………………………………….............(2.4)  L

  

  1   dengan :

  3 Vc = Volume compresi clearance (m )

  3 Vd = Volume silinder (m )

  ε = perbandingan kompresi (Petrovsky,1971, hal 192) hs = tinggi lubang transfer port terhadap bibir silinder (mm) L = Panjang langkah / stroke (mm) Volume silinder rata-rata dapat di cari dengan menggunakan persamaan

  5 Vb x Vo

  Vas 

  ..................................................................................................................(2.5)

  2 Sedangkan volume rata-rata silinder dapat diketahui dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192)

  RTcm Vcm 

  ...................................................................................................................(2.6)

  Pcm

  Motor bensin bekerja karena adanya energi panas yang diperoleh dari pembakaran campuran udara dan bensin.

  Silinder Torak Batang Poros engkol

Gambar 2.1. Torak dan mekanisme engkol.

  Campuran udara dan bensin dihisap ke dalam silinder, kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak naik. Bila campuran bensin dan udara terbakar dengan adanya api dari busi, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar dalam

  6 Tekanan rata-rata yang terjadi selama proses pembuangan dapat dihitung dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192)

  Pcm  x Psc  x Pcp

  , 35 , 65 .........................................................................................(2.7) Tekanan akhir pada saat langkah hisap dapat ditentukan dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192) _{a o}   …………………………………….............................................................…...

  P (0,85 0,92)P (2.8)

  Dengan:

  a

  P = Tekanan akhir saat langkah hisap

  o

  P = Tekanan udara luar (diasumsikan ≈ 1atm = 0,1013 Mpa) Tekanan akhir langkah kompresi dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal, 111) _{n 1} P  P  _{com a}  (Mpa).....................................................................................................(2.9)

  Dengan n

  1 = ( 1,3 – 1,37 ) (Kovakh hal 117)

  Gerak lurus (naik turun) torak diubah menjadi gerak putar pada poros engkol melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada mesin. Posisi TMA atau titik mati atas adalah posisi tertinggi yang dicapai oleh torak pada silinder. Posisi terendah yang dicapai torak dalam silinder disebut TMB atau titik mati bawah. Jarak bergeraknya torak antara TMA dan TMB disebut langkah torak (stroke). Campuran udara dan bensin yang dihisap ke dalam silinder dan gas yang telah terbakar harus keluar,

  7 torak yang naik turun. Proses menghisap campuran udara dan besin kedalam silinder, mengkompresikan, membakarnya dan mengeluarkannya dari silinder disebut satu siklus. Dalam tugas akhir ini akan di titik beratkan pada mesin dua langkah (two stroke engine), yaitu mesin yang tiap siklusnya terdiri dari dua langkah torak. Efisiensi mekanis dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal 598)

  P _be

  

  

 ...................................................................................................................(2.10)

_mech P _i

  Sedangkan tekanan efektif rata-rata dapat dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal

  598

  )

  P P P _{be i mech}   ………………...……………………..................................................(2.11)

  Daya rugi-rugi mekanis dihitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal

  598

  )

  P  A  B 

  V _{mech P} ……………………………………………………………….……(2.12)

  Pada saat torak bergerak ke atas, campuran tersebut dikompresikan, akibatnya terjadilah tekanan dan temperatur yang tinggi. Temperatur silinder pada awal transfer dapat diketahui dengan menggunakan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192) _{, 231}

  Pc Sc

   . 

  Tc Sc Tb

  .  .................................................................................................(2.13)  

  Pb

    Selanjutnya busi memercikkan api sehingga mengakibatkan timbulnya energi panas, akibatnya terdoronglah torak ke bawah, menekan batang torak dan menggerakkan

  8 oleh poros engkol. Poros engkol dihubungkan dengan roda belakang melalui sistem pemindah daya, sehingga pada saat poros engkol berputar, roda belakang juga berputar dan kendaraan bergerak.

  2.2 Jumlah Langkah Tiap Proses

  Jumlah langkah tiap proses pada 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 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.

  Untuk menghitung daya yang dihasilkan oleh mesin maka digunakan persamaan (Kovakh1979, hal,166)

  P i _{i h} V n N  _i …………………….……………………………..……………….……(2.14)

  60 Dengan:

  P  _i tekanan indikasi rata-rata (MPa) V  _h volume kerja silinder (Liter)

  2.3 Susunan dan Jumlah Silinder

  Pada umumnya motor penggerak yang digunakan pada kendaraan (sepeda motor) di

  9 dan 5. 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.

  Untuk motor dengan jumlah silinder lebih dari satu, silinder-silinder dari motor tersebut diatur dengan bermacam posisi atau bentuk, yang pada umumnya terdiri dari tiga susunan, yaitu :

  1. Motor dengan susunan silinder segaris atau sering disebut dengan in-line engine.

  2. Motor dengan susunan silinder berbentuk V.

  3. Motor dengan susunan silinder berlawanan/horisontal yang sering disebut

  pancake engine atau boxer.

  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 berlawanan arah (pancake) adalah motor dimana susunan silindernya saling berlawanan arah satu sama lain. Motor jenis ini dibuat apabila ruangan vertikal yang ada sempit.

2.4 Sistem Pendinginan

  10 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 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

  (Wardan Suyanto1989. Hal.12)

2.5 Sistem Penyalaan

  Ada dua sistem penyalaan yang digunakan untuk menyalakan bahan bakar di dalam 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.

  11 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.

2.5.1 Pembakaran

  Pembakaran diawali dengan loncatan api pada busi saat lagkah kompresi akan berakhir. Pada proses pembakaran selalu terdapat dua bagian yaitu bagian yang tidak terbakar dan bagian yang terbakar, keduanya dibatasi oleh api pembakaran (fron api). Suhu ledakan berkisar antara 2100 K sampai 2500 K.

  Durasi ledakan kira –kira 0,003 detik. Pembakaran mengakibatkan meningkatnya tekanan di atas kepala piston. Dalam beberapa kasus, pada suhu bagian gas yang tidak terbakar mudah meningkat karena suhu ruang bakar. Peningkatan suhu tersebut menimbulkan pembakaran ulang. Pembakaran ulang ini menyebabkan pembakaran tidak teratur (tidak sesuai dengan timing).

  Pembakaran yang tidak teratur mengakibatkan pembebanan terlalu berat dari mekanismenya. Gerakan dari gas terhadap logamnya memberi suara seperti pukulan yang disebut detonasi. Penyebab utama detonasi adalah suhu yang terlalu tinggi dari gas yang dimanfaatkan atau ruang bakar tidak memenuhi syarat.

  Detonasi yang berulang-ulang dalam waktu yang lama dapat merusak bagian ruang bakar, terutama bagian tepi kepala torak tempat detonasi terjadi. Di samping itu detonasi mengakibatkan bagian ruang bakar (misalnya busi atau kerak yang ada) sangat tinggi temperaturnya, atau pijar, sehingga dapat menyalakan campuran bahan bakar dan udara

  12 Detonasi dapat dicegah dengan beberapa cara yaitu :  Mengurangi tekanan dan temperatur bahan bakar dan udara yang masuk ke ruang bakar  Mengurangi perbandingan kompresi  Memperlambat saat penyalaan  Mempertinggi angka oktan bensin  Pendinginan gas yang belum terbakar  Membuat konstruksi ruang bakar yang sedemikian rupa sehingga bagian yang terjauh dari busi mendapat pendinginan yang lebih baik.

   Menaikkan kecepatan torak atau putaran poros engkol untuk memperoleh arus turbulen pada campuran di dalam silinder yang mempercepat rambatan nyala api

Gambar 2.3 Perjalanan pembakaran normal (a-d)

  13 Proses pembakaran dikatakan normal apabila pembakaran di dalam silinder terjadi karena nyala api ditimbulkan oleh percikan api busi. Proses terbakarnya bahan bakar berlangsung hingga seluruh bahan bakar yang ada di dalam silinder terbakar habis dengan kecepatan yang relatif konstan. Proses pembakaran tidak akan terjadi bila tidak ada oksigen di dalam silinder. Baik buruknya proses pembakaran ditentukan juga oleh banyak/sedikitnya jumlah oksigen yang ada di dalam silinder. Apabila campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam silinder sesuai antara jumlah hidrokarbon dengan jumlah oksigen (campurannya homogen) maka dimungkinkan terjadinya pembakaran sempurna.

  Untuk menghitung konsumsi bensin yang digunakan mesin maka dapat kita cari dengan persamaan (petrovsky,1971, hal 63):

  d ch     V η n

  60 i h

  F  ………………..……………..…………………......…(2.15)

  ' '' o 2   L α.

2.5.2. Bahan Bakar

  Sampai saat ini bahan bakar yang dipakai pada mesin bensin adalah bensin, tetapi ada beberapa mesin yang menggunakan alkohol, LPG atau bahan bakar lainnya. Di sini hanya dijelaskan bahan bakar bensin secara umum.

  a. Sifat utama bensin Bensin mengandung hidrokarbon hasil sulingan minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, umumnya bahan bakar ini digunakan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang dimiliki bensin sebagai berikut :

   Mudah menguap pada temperatur normal

  14  Mempunyai titik nyala rendah (-10º sampai -15ºC)  Mempunyai berat jenis yang rendah (0,60 sampai 0,78)  Dapat melarutkan oli dan karet  Menghasilkan jumlah panas yang besar (9.500 – 10.500 kcal/kg)  Sedikit meninggalkan carbon setelah dibakar.

  b. Syarat-syarat bensin Kualitas berikut ini diperlukan oleh bensin untuk memberikan kerja mesin yang baik.

   Mudah terbakar  Pembakaran serentak di dalam ruang bakar dengan sedikit knocking.

   Mudah menguap  Bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan campuran udara – bahan bakar dengan tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin.

   Tidak beroksidasi dan bersifat pembersih  Sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama disimpan. Selain itu juga bensin harus mencegah pengendapan pada sistem intake.

  c. Nilai oktan Nilai oktan (octane number) atau tingkatan dari bahan bakar adalah mengukur bahan bakar bensin tehadap anti-knock characteristic. Bensin dengan nilai oktan tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking dibanding dengan nilai oktan yang

  Untuk membangkitkan loncatan listrik antara kedua elektroda busi diperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tegangan tergantung pada beberapa faktor berikut :

   Perbandingan campuran bahan bakar dan udara  Kepadatan campuran bahan bakar dan udara  Jarak antara kedua elektroda serta bentuk elektroda  Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektroda  Temperatur campuran dan kondisi operasi yang lain. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara berkisar antara 0,06-0,12. Untuk menyalakan campuran bahan bakar dan udara yang miskin diperlukan perbedaan tegangan yang relatif lebih besar daripada untuk campuran kaya. Untuk menghitung berat udara spesifik dapat digunakan persamaan (Petrovsky,1971,hal 63):

  Vcm Pcm Sc ep x ep x x RTc Sc Vc x Sc x Pc

  I _II

   

  

  ...............................................................................(2.16) Sedangkan untuk menghitung waktu efisien dalam proses penghisapan dapat gunakan persamaan (Petrovsky,1971, hal 63):

  psc sc x sc RTsc Vd x o x a

  I _III

   

   

  ............................................................................................(2.17) Pada umumnya disediakan tegangan yang lebih besar untuk menjamin agar selalu terjadi loncatan api listrik di dalam segala keadaan, misalnya antara 10.000-20.000 volt.

  15

2.6 Proses Penyalaan

  16 mesin yang tidak dapat dihindari. Makin padat campuran bahan bakar dan udara maka tegangan yang diperlukan akan makin tinggi untuk jarak elektroda yang sama. Karena itu diperlukan tegangan yang lebih tinggi bagi motor dengan perbandingan kompresi yang lebih besar, terutama apabila tekanan campuran yang masuk silinder itu tinggi dan loncatan listrik ditentukan pada waktu torak berada lebih dekat dengan TMA.

  Makin besar jarak elektroda busi maka akan semakin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh intensitas api listrik yang sama. Jumlah minimum molekul yang harus ada di antara kedua elektroda pada waktu terjadi loncatan listrik sangat menentukan apakah penyalaan dapat berlangsung sebaik-baiknya.

  Jumlah molekul sangat tergantung pada perbandingan campuran jumah gas sisa, temperatur, dan kondisi operasi yang lain, sehingga jumlahnya dapat berubah-ubah.

  Dengan memperbesar jarak elektroda diharapkan jumlah minimum itu dapat dicapai walaupun keadaan operasinya berubah-ubah. Tetapi jarak elektroda juga menentukan besarnya tegangan. Dan tegangan yang terlalu tinggi tidak menguntungkan. Tegangan yang tinggi memerlukan kabel listrik yang diisolasi secara cermat sehingga harganya menjadi lebih mahal.

  Intensitas loncatan api listrik juga ditentukan oleh jarak antara kedua elektroda busi. Jarak elektroda yang optimum adalah antara 0,6-0,8 mm. Selain itu penentuan tempat busi di dalam ruang bakar juga penting. Loncatan api listrik tidak boleh terjadi di tempat lain kecuali di antara kedua elektroda busi. Supaya selalu terdapat campuran bahan bakar

  17 Sistem penyalaan konvensional (penyalaan dengan menggunakan platina) terdiri dari sebuah baterai sebagai sumber energi listrik, kontak penyalaan (platina), kumparan penyalaan (koil), tahanan distributor (yang di dalamnya terdapat pemutus arus, kam, rotor dan alat pengatur saat penyalaan), busi, serta kabel-kabel tegangan tinggi dan rendah.

  Selain penyalaan secara konvensional, ada yang menggunakan sistem penyalaan elektronik.

2.7. Sistem Pengisian dan Pembuangan

2.7.1 Sistem Pengisian

  Sistem pengisian adalah sistem yang berfungsi untuk memungkinkan mengalirnya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder. Pada saat torak bergerak keatas menuju TMA. terjadi perubahan volume pada silinder yang dapat dihitung dengan persamaan, (Petrovsky,1971,hal 192)

  h _s Vo  Va 

  ……………………………………….……………...…………..……..(2.18)

  L

  dengan

  3 Vo : Volume silinder pada akhir dan awal langkah isap (m )

3 Va : Volume total silinder (m )

  hs : Tinggi lubang transfer terbuka ( ° ) (Petrovsky, hal 192) L : Panjang langkah (mm)

  Volume masing-masing silinder kira-kira sama (bila silinder lebih dari satu) dan dengan hambatan sistem pengisian yang sekecil mungkin. Durasi inlet port dihitung

  18  L

  2 _port

  D  

  L  L  L  Dc ₂ ( ) ₁ 2  L

  

   L  ..............................................................................(2.19)  

  360 180 Dengan : L = Langkah piston / stroke ( mm) L = Tinggi bibir silinder dengan lubang hisap / inlet port ( mm ) ₁ L =Durasi inlet port ( mm ) ₂

   = konversi milimeter ke derajat ( ° ) D = durasi ( ° ) Durasi lubang bilas / transfer port dapat ditentukan dengan persamaan (A.Graham bell,

  1999,hal 26

  )  L

  2 _port

  D  

  L  L  L  Dc ₂ ( ) ₁ L 2 

   L 

   ……………………..………............…………….......…(2.20)  

  360 180 Bagian-bagian dari sistem pengisian ini adalah penyaring udara, sistem pengontrol udara, dan saluran pemasukan atau sering disebut dengan intake manifold. Efisiensi dari pengisian dapat dihitung dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 32) _{a ch   } ε P

  1 η ……………………………………..……………………………….. (2.21) _{o T a}

  

  1 P ε _r 1  _o  γ 

  T

  19

  a

  P = Tekanan akhir saat langkah hisap

  o

  P = Tekanan udara luar

  a

  T = Temperatur udara saat akhir langkah hisap

  o

  T = Temperatur udara luar (atmosfer) ε = Perbandingan kompresi.

  r

  γ = Koefisien gas buang Temperatur akhir langkah kompresi dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979, hal, 111) _{n  1 1} T  T  _{com a}  ............................................................................................................(2.22)

  Tekanan akhir pada langkah pembakaran dihitung dengan persamaan (Kovakh,1979,

  hal,589

  )

  T _Z P  P _{Z com}  ……………………………………………………………………(2.23) T _com

  Setelah didapatkan hasil dari temperatur dan tekanan akhir saat kompresi maka kita mendapatkan Rasio penambah tekanan yang dihitung dengan menggunakan persamaan (Kovakh,1979, hal,589)

  P _Z

  ……...………………………………………………………………………(2.24)

  P _com

  Sistem pemasukan bahan bakar ke dalam silinder ada dua macam yaitu dengan menggunakan karburator atau injeksi pada pada ruang bakar. Sistem injeksi

  20

2.7.2 Sistem Pembuangan

  Sistem pembuangan adalah sistem untuk mengalirkan gas bekas pembakaran dari dalam silinder ke udara luar dengan tanpa mengurangi tenaga yang dihasilkan motor dan sedikit mengganggu lingkungan baik yang berupa polusi suara maupun polusi udara. Satu siklus selama pembuangan dapat dihitung dengan persamaan (Petrovsky,1971,hal 192)

  Pc x Sc x Vc Sc I  _II ...............................................................................(2.25) Pcm RTc x Sc x ep x  ep

   Vcm

  Gas buang yang akan dikeluarkan dari silinder mempunyai tekanan dan temperatur tinggi sehingga apabila langsung dibuang ke udara bebas terdapat banyak hal yang merugikan. Diantaranya akan menimbulkan suara ledakan yang keras disebabkan gas buang yang masih panas mengalami ekspansi mendadak begitu memasuki udara atmosfer. Gas buang dari kendaraan bermotor sangat berbahaya karena dapat mengotori udara. Selain itu gas buang juga sangat bebahaya bagi kesehatan.

  Pada awal pembuangan terjadi perubahan volume pada silinder.Perubahan ini dapat dihitung dengan persamaan, (Petrovsky,1971,hal 192)

  h _b Vb  Va 

  ………………………..……………………………………………….(2.26)

  L

  dengan :

  3 Vb : Volume silinder pada permulaan pembuangan (m )

3 Va : Volume total silinder (m )

  21 Durasi exhaust port dihitung dengan persamaan (A.Graham bell, 1999,hal 42)

  L

  2  _port

  D

  

   L  L  L  Dc ₂ ( ) ₁

   L

  2 

  

 L  ..........................................................................................................(2.27)

 

  360 180 Dengan : L = Langkah piston / stroke ( mm) L = Tinggi bibir silinder dengan lubang hisap / exhaust port ( mm ) ₁ L =Durasi exhaust port ( mm ) ₂

   = konversi milimeter ke derajat ( ° ) D = durasi ( ° )

  Seiring dengan perubahan volume yang terjadi maka terjadi pula penurunan tekanan dalam silinder selama proses pembuangan. Proses ini dapat dihitung dengan persamaan, (Petrovsky,1971,hal 192) _{, 115}

   

  x Vb  Pep   Pb 

  , 143     

  I' ₁ 3 , 464 , 715 4 , 13 (Mpa)..................................(2.28)  

   

  Pc x Pc Pep ev x Tb 

         

  Setelah torak melewati permulaan lubang buang, maka torak akan bergerak menuju TMB (Titik Mati Bawah). Perbedaan volume silinder pada akhir pembuangan

  22

  h _a

Vba  Va  ……………………………………………………………………..…(2.29)

L

  dengan

  3 Vba :Volume silinder pada akhir pembuangan (m )