BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Bensin Dalam kehidupan sehari hari motor bensin dapat di jumpai di jalan jalan sebagai sarana transportasi diantaranya menggerakkan mobil penumpang, truk, sepeda motor, skuter, dan jenis kendaraan lain dewasa ini merupakan perkembangan dan perbaikan yang sejak semula di kenal dengan motor otto. Motor tersebut di lengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkan loncatan api listrik yang menyalakan campuran bahan bakar dan udara segar, karena itu motor bensin cenderung di namai Spark Ignition Engine. Aris munandar (1988: 61). Prinsip kerja motor bensin dapat di jelaskan sebagai berikut: Gambar 2.1 Prinsip kerja motor Pada dasarnya prinsip kerja motor bensin terdiri dari 5 hal yaitu: 1. Pengisian campuran dan bahan bakar 6

2 7 2. Pengkompresian campuran bahan bakar dan campuran udara 3. Pembakaran campuran udara dan bahan bakar 4. Pengembangan gas hasil pembakaran 5. Pembuangan gas bekas / gas buang Hampir semua motor bakar adalah mesin bolak balikdengan torak silinder. Ada beberapa cara mengklasifikasikan mesin bolak balik. Siklus otto yang sebenarnya sagat tergantung pada rasio udara dan bahan bakar baik dari komposisi udara maupun komposisi bahan bakarnya sehingga semua komponenvariabel perhitungan (Cp, K) tak konstan. Effisiensi siklus otto adalah merupakan fungsi perbandingan komprosi motor dan harga k untuk fluida kerja. Dengan demikian perbandingan kompresi merupakan variabel yang sangat penting dalam operasi motor sesungguhnya. Ir Sudarman (2004: 98) Siklus Otto (Siklus udara volume konstan) Pada siklus otto atau volume konstan proses pembakaran terjadi pada volume konstan, sedangkan siklus otto tersebut ada yang berlangsung dengan 4 (empat) langkah atau 2 (dua) langkah. Untuk mesin 4 (empat) langkah siklus kerja terjadi dengan 4 (empat) langkah piston atau 2 (dua) poros engkol. Adapun langkah dalam siklus otto yaitu gerakan piston dari titik puncak (TMA=titik mati atas) ke posisi bawah (TMB=titik mati bawah) dalam silinder. Diagram P-V DAN T-S siklus otto dapat dilihat pada gambar 2 dibawah sebagai berikut :

3 8 Gambar 2.2 Diagram P-V dan T-S siklus otto (Cengel & Boles, 1994:458). berikut : Pada gambar mengenai diagram P-V dan T-S siklus otto dapat dilihat sebagai Proses 1-2: Proses kompresi isentropic (adiabatic reversible) dimana piston bergerak menuju (TMA=titik mati atas) mengkompresikan udara sampai volume clearance sehingga tekanan dan temperatur udara naik. Proses 2-3: pemasukan kalor konstan, piston sesaat pada (TMA = Titik Mati Atas) bersamaan kalor suplai dari sekelilingnya serta tekanan dan temperatur meningkat hingga nilai maksimum dalam siklus 11. Proses 3-4: Proses isentropik udara panas dengan tekanan tinggi mendorong piston turun menuju (TMB = Titik Mati Bawah), energi dilepaskan disekeliling berupa internal energi. Proses 4-1: Proses pelepasan kalor pada volume konstan piston sesaat pada (TMB = Titik Mati Bawah) dengan mentransferkan kalor kesekeliling dan kembali melangkah pada titik awal.

4 9 2.2 Sistem Pengapian Sistem pengapian sangat penting mengingat campuran bahan bakar dan campuran udara yang di kompresikan kedalam ruang bakar membutuhkan proses pembakaran.untuk membangkitkan loncatan listrik antara kedua elektrode busidiperlukan perbedaan tegangan yang cukup besar. Besarnya tergantung pada beberapa faktor berikut: 1. Perbandingan campuran bahan bakar dan udara 2. Kepadatan campuran bahan bakar dan udara 3. Jarak antara kedua elektroda serta bentuk elektrode; 4. Jumlah molekul campuran yang terdapat diantara kedua elektrode dan 5. Temperatur campuran dan kondisi operasi yang lain Perbandingan campuran bahan bakar dan udara dapat berkisar antara 0,06-0,12. Untuk menyalakan campuran bahan bakar dan udara yang miskin diperlukan perbedaan tegangan yang relatif lebih besar dari pada untuk campuran yang kaya. Untuk memperoleh daya yang maksimum dan suatu operasi hendaknya penyalaan diatur sedemikian rupa sehingga tekanan gas maksimum terjadi pada saat torak berada di sekitar 15 sampai 20 drajatat engkol sesudah TMA. Jadi, penyalaan yang baik bergantung pada kecepatan perambatan nyala, jarak perambatan nyala maksimum, dan kecepatan poros engkol. Aris munandar (1998: 68). Pada sistem pengapian mesin sepeda motor dibagi menjadi dua sistem pengapian, diantaranya sistem pengapian konvensional dan sistem pengapian elektronik. Pengapian konvensional adalah pengapian yang sistemnya masih menggunakan platina untuk menghubungkan dan memutuskan tegangan dari arud baterai kemenuju kumparan primer. Sistem pengapian CDI merupakan sistem

5 10 pengapian elekttonik yang prosesnya memfaatkan pengisian (charge) dan pengosongan (discharge) muatan kapasitor. Proses pengisian dan pengosongan muatan kapasitor dioperasikan oleh saklar elektronik seperti halnya kontak platina (pada pengapian konvensional). Cdi dibuat untuk mengatasi kelemahan pada sistem pengapian konvensional. Pada pengapian konvensional kesulitan dalam hal pembuatan komponen seperti platina dan unit pengatur saat pengapian otomatis yang cukup presisi. Ada juga pada saat pemakaian kondisi normal keausan tidak dapat dihindari. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Agung murdianto, dkk (2010)Yang berjudul pengaruh penggunaan stabilizer tegangan elektronik dan fariasi busi terhadap konsumsi bahan bakar pada yamaha mio.hasil dari penelitian diketahui bahwa mesin motor yang memakai stabilizer elek tronik bahan bakarnya lebih efisien dari pada mesin yang tidak memakai setabilizer elektronik. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Slamet dwi hermanto (2015 : 14)Yang berjudul Analisa penggunaan koil racing terhadap daya pada sepeda motor honda supra x 125 yaitu terjadi peningkatan daya yang lebih tinggi pada koil racing, sehingga performance nya meningkat. 2.3 Sistem pengapian CDI Sistem Pengapian Elektronik (CDI) dibagi 2 : 1. Sistem Pengapian Magnet Elektronik (AC-CDI) Sumber tegangan didapat dari alternator, sehingga arus yang digunakan merupakan arus bolak-balik (AC).

6 11 2. Sistem Pengapian Baterai Elektronik (DC-CDI) Sumber tegangan diperoleh dari tegangan baterai (yang disuplay oleh sistem pengisian), sehingga arus yang digunakan merupakan arus searah (DC) Sistem Pengapian Magnet Elektronik (AC-CDI) A. Komponen Sistem Pengapian AC-CDI a. Sumber Tegangan, berfungsi sebagai penyedia tegangan yang diperlukan oleh sistem pengapian. Sumber tegangan system pengapian magnet elektronik AC merupakan sumber tegangan AC (Alternating Current), berupa Alternator (Kumparan Pembangkit/stator dan Magnet/rotor). Alternator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang didapatkan dari putaran mesin menjadi tenaga listrik arus bolak-balik (AC). Pada sepeda motor, rotor juga berfungsi sebagai fly wheel. b. Kunci Kontak (Ignition Switch), berfungsi sebagai saklar utama untuk menghubung dan memutus (On-Off) rangkaian pengapian (dan rangkaian kelistrikan lainnya) pada sepeda motor. Kunci kontak untuk pengapian AC merupakan tipe pengendali massa.pada posisi OFF dan LOCK, kunci kontak membelokkan tegangan dari sumber tegangan (alternator) yang dibutuhkan oleh sistem pengapian ke massa melalui terminal IG dan E kunci kontak, sehingga sistem pengapian tidak dapat bekerja. Di sisi lain, pada posisi OFF dan LOCK kunci kontak juga memutuskan hubungan tegangan (+) baterai (terminal BAT dan BAT 1) sehingga seluruh system kelistrikan tidak dapat dioperasikan.pada posisi ON, kunci kontak memutuskan hubungan terminal IG dan E, sehingga tegangan

7 12 yang dihasilkan oleh alternator diteruskan ke sistem pengapian. Sistem pengapian dapat dioperasikan, disamping itu hubungan terminal BAT dan BAT 1 terhubung sehingga seluruh system kelistrikan dapat dioperasikan. c volt. Koil pengapian (Ignition Coil), berfungsi untuk menaikkan tegangan yang diterima dari sumber tegangan (alternator) menjadi tegangan tinggi yang diperlukan untuk pengapian. Dalam koil pengapian terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder yang dililitkan pada tumpukan-tumpukan plat besi tipis. Diameter kawat pada kumparan primer 0,6 0,9 mm, dengan jumlah lilitan kali, sedangkan diameter kawat pada kumparan sekunder 0,05 0,08 mm dengan jumlah lilitan sebanyak kali. Karena perbedaan jumlah gulungan pada kumparan primer dan sekunder tersebut, dengan cara mengalirkan arus listrik secara terputus-putus pada kumparan primer (sehingga pada kumparan primer timbul/hilang kemagnetan secara tiba-tiba), maka kumparan sekunder akan terinduksi sehingga timbul induksi tegangan tinggi sebesar Prinsip kerja AC-CDI adalah sebagai berikut : a. Rectifier bekerja menyearahkan arus AC yang dihasilkan oleh sumber tegangan (alternator) maupun oleh signal generator (pick up coil). b. Kapasitor (capacitor) menyimpan energi hasil induksi dari kumparan stator alternator dimana terdapat magnet permanen yang berputar (rotor alternator) di dekat kumparan stator. c. Thyristor switch merupakan saklar elektronik yang akan mengosongkan kapasitor yang sudah bermuatan tersebut, sinyal trigger didapatkan dari

8 13 arus yang dihasilkan oleh pick up coil yang mengalir melalui kaki Gate (G). Akibatnya Thyristor aktif dan menghubungkan kedua terminal kapasitor melalui terhubungnya terminal Anoda (A) dan Katoda (K) pada Thyristor. d. Kapasitor akan melepaskan muatannya secara cepat (discharge) melalui kumparan primer koil pengapian (Ignition Coil) untuk menghasilkan induksi pada kumparan primer maupun induksi tegangan tinggi pada kumparan sekunder koil pengapian. e. Thyristor switch merupakan saklar elektronik yang bekerja lebih cepat daripada kontak platina (saklar mekanik) dan kapasitor mendischarge sangat cepat. Karena itu, tegangan tinggi yang dihasilkan semakin besar karena kumparan sekunder koil pengapian terinduksi dengan cepat, sehingga pijaran api yang dihasilkan pada busi menjadi lebih kuat. f. Kumparan Pembangkit Pulsa (Signal generator/pick up coil), bekerja bersama reluctor sehingga menghasilkan sinyal trigger (pemicu) yang dimanfaatkan oleh Thyristor untuk mendischarge seluruh muatan kapasitor. Pick up coil terdiri dari suatu lilitan kecil yang akan menghasilkan arus listrik AC apabila dilewati oleh perubahan garis gaya magnit yang dilakukan oleh reluctor yang terpasang pada rotor alternator. Prinsip kerja pick up coil dapat dilihat pada gambar di bawah ini. g. Busi (Spark Plug), mengeluarkan arus listrik tegangan tinggi menjadi loncatan bunga api melalui elektrodanya. Loncatan bunga api terjadi disebabkan adanya perbedaan tegangan diantara kedua kutup elektroda busi (} volt).

9 14 B. Proses Kerja Sistem Pengapian AC-CDI a) Saat Kunci Kontak (Ig. Switch) OFF Kunci kontak dalam posisi terhubung dengan massa. Arus listrik yang dihasilkan sumber tegangan (Alternator) dibelokkan ke massa melalui kunci kontak, tidak ada arus yang mengalir ke unit CDI sehingga sistem pengapian tidak bekerja dan motor tidak dapat dihidupkan. b) Saat Kunci Kontak ON Hubungan ke massa melalui kunci kontak terputus sehingga arus listrik yang dihasilkan alternator akan mengalir masuk ke sistem pengapian.ketika rotor alternator (magnet) berputar, kumparan stator menghasilkan arus listrik disearahkan dioda mengisi kapasitor sehingga muatan kapasitor penuh.pada saat yang ditentukan (saat pengapian), arus sinyal dihasilkan oleh signal generator (pick up coil). Arus sinyal pick up coil Gate (G) Thyristor switch dan mengaktifkan Thyristor. Thyristor aktif (kaki Anoda ke Katoda terhubung) dan arus listrik dapat mengalir dari kaki Anoda (A) Katoda (K). Hal ini akan menyebabkan kapasitor terdischarge (dikosongkan muatannya) dengan cepat melalui kumparan primer koil pengapian massa koil pengapian. Pada kumparan primer koil pengapian dihasilkan tegangan induksi sendiri sebesar V.Akhirnya pada kumparan sekunder koil pengapian akan timbul induksi tegangan tinggi sebesar ± 20 KVolt disalurkan melalui kabel busi ke busi untuk diubah menjadi pijaran api listrik.

10 15 Gambar 2.3 Diagram rangkaian CDI-AC Sistem Pengapian Baterai Elektronik (DC-CDI) A. Komponen Sistem Pengapian DC-CDI a) Sumber tegangan DC (Direct Current), berupa Baterai yang didukung oleh sistem pengisian (Kumparan Pengisian, Magnet dan Rectifier/Regulator), berfungsi sebagai penyedia tegangan DC yang diperlukan oleh sistem pengapian b) Kunci kontak untuk pengapian DC (pengendali positif). 1. Pada posisi ON, kunci kontak menghubungkan tegangan (+) baterai ke seluruh sistem kelistrikan (termasuk system pengapian) untuk mengoperasikan seluruh sistem kelistrikan yang ada. 2. Pada posisi OFF dan LOCK, kunci kontak memutuskan hubungan kelistrikan dari sumber tegangan (terminal (+) baterai) yang dibutuhkan oleh seluruh sistem kelistrikan, sehingga seluruh sistem kelistrikan tidak dapat dioperasikan. c) Koil pengapian (Ignition Coil), berfungsi untuk menaikkan tegangan yang diterima dari sumber tegangan (alternator) menjadi tegangan tinggi yang diperlukan untuk pengapian. Dalam koil pengapian terdapat kumparan primer

11 16 dan kumparan sekunder yang dililitkan pada tumpukan-tumpukan plat besi tipis. Diameter kawat pada kumparan primer 0,6 0,9 mm, dengan jumlah lilitan kali, sedangkan diameter kawat pada kumparan sekunder 0,05 0,08 mm dengan jumlah lilitan sebanyak kali.karena perbedaan jumlah gulungan pada kumparan primer dan sekunder tersebut, dengan cara mengalirkan arus listrik secara terputus-putus pada kumparan primer (sehingga pada kumparan primer timbul/hilang kemagnetan secara tiba-tiba), maka kumparan sekunder akan terinduksi sehingga timbul induksi tegangan tinggi sebesar } volt. d) Unit DC-CDI, merupakan serangkaian komponen elektronik yang berfungsi sebagai saklar rangkaian primer pengapian, menghubungkan dan memutuskan arus listrik yang dimanfaatkan untuk melakukan pengisian (charge) dan pengosongan (discharge) muatan kapasitor, kemudian dialirkan melalui kumparan primer koil pengapian untuk menghasilkan arus listrik tegangan tinggi pada kumparan sekunder dengan cara induksi elektromagnet. Prinsip kerja DC-CDI adalah sebagai berikut : 1. DC-DC Conventer merupakan serangkaian komponen elektronik yang menaikkan tegangan sumber (baterai) dan menyearahkannya lagi untuk dialirkan ke kapasitor. Kapasitor (capacitor) menyimpan energi hasil induksi dari DCDC Conventer sampai kapasitas muatannya penuh. 2. Thyristor switch merupakan saklar elektronik yang akan mengosongkan kapasitor yang sudah bermuatan tersebut, sinyal trigger didapatkan dari arus yang dihasilkan oleh pick up coil yang terlebih dahulu diperkuat di dalam rangkaian penguat sinyal (amplifier), dialirkan ke kaki Gate (G).

12 17 AkibatnyaThyristor aktif dan menghubungkan kedua terminal kapasitor melalui terhubungnya terminal Anoda (A) dan Katoda (K) pada Thyristor. 3. Kapasitor akan melepaskan muatannya secara cepat (discharge) melalui kumparan primer koil pengapian (Ignition Coil) untuk menghasilkan induksi pada kumparan primer maupun induksi tegangan tinggi pada kumparan sekunder koil pengapian.thyristor switch merupakan saklar elektronik yang bekerja lebih cepat daripada kontak platina (saklar mekanik) dan kapasitor mendischarge sangat cepat. Karena itu, tegangan tinggi yang dihasilkan semakin besar karena kumparan sekunder koil pengapian terinduksi dengan cepat, sehingga pijaran api yang dihasilkan pada busi menjadi lebih kuat. 4. Kumparan Pembangkit Pulsa (Signal generator/pick up coil), bekerja bersama reluctor sehingga menghasilkan sinyal trigger (pemicu) yang dimanfaatkan oleh Thyristor untuk mendischarge seluruh muatan kapasitor. Pick up coil terdiri dari suatu lilitan kecil yang akan menghasilkan arus listrik AC apabila dilewati oleh perubahan garis gaya magnit yang dilakukan oleh reluctor yang terpasang pada rotor alternator. Prinsip kerja pick up coil dapat dilihat pada gambar di bawah ini. 5. Busi (Spark Plug), mengeluarkan arus listrik tegangan tinggi menjadi loncatan bunga api melalui elektrodanya. Loncatan bunga api terjadi disebabkan adanya perbedaan tegangan diantara kedua kutup elektroda busi ( volt).

13 18 B. Proses Kerja Sistem Pengapian Baterai Elektronik (DC-CDI) 1) Saat Kunci Kontak OFF Hubungan sumber tegangan dengan rangkaian sistem pengapian terputus, tidak ada arus yang mengalir sehingga motor tidak dapat dihidupkan. 2) Saat Kunci Kontak ON Kunci kontak menghubungkan sumber tegangan ((+) baterai) dengan rangkaian sistem pengapian, sehingga arus listrik dari baterai dapat disalurkan ke unit CDI (DC-DC Conventer). Ketika rotor alternator (magnet) berputar, reluctor ikut berputar. Pada saat reluctor mulai mencapai lilitan pick up coil, lilitan pick up coil akan menghasilkan sinyal listrik yang dimanfaatkan untuk mengaktifkan Switch Transistor (Tr) pada DC-DC Conventer.Kumparan primer dan sekunder (Kump.) pada DC-DC Conventer akan bekerja secara induksi menaikkan tegangan sumber disearahkan lagi oleh dioda (D) mengisi kapasitor (C) sehingga muatan kapasitor penuh. *) Sinyal yang dihasilkan lilitan pick up coil tersebut belum mampu membuka gerbang (Gate) Thyristor switch (SCR) sehingga SCR belum bekerja. Pada saat yang hampir bersamaan (saat pengapian), arus sinyal yang dihasilkan oleh signal generator (pick up coil) mampu membuka gerbang SCR sehingga SCR menjadi aktif dan membuka hubungan arus listrik dari kaki Anoda (A) Katoda (K). Hal ini akan menyebabkan kapasitor terdischarge (dikosongkan muatannya) dengan cepat melalui kumparan primer koil pengapian massa koil pengapian. Pada kumparan primer koil pengapian dihasilkan tegangan induksi sendiri sebesar V.

14 19 Akhirnya pada kumparan sekunder koil pengapian akan timbul induksi tegangan tinggi sebesar ± 20 K Volt disalurkan melalui kabel busi ke busi untuk diubah menjadi pijaran api listrik. Gambar 2.4 Diagram Sistem Pengapian CDI-DC Sistem pengapian CDI pada sepeda motor selain AC dan DC juga di golongkan menjadi dua jenis, yaitu: a. CDI limiter yaitu CDI yang dalam proses pengapian nya memiliki batasan dan sering kita jumpai pada pengapian sepeda motor saat ini. b. CDI unlimiter yaitu CDI yang dalam proses pengapian nya tidak memiliki batasan dan biasanya sering di jual di pasaran. Menurut penelitian yang dilakukan oleh Henu pradipta, dkk (2006: 229) yang berjudul Variasi waktu pengapian terhadap performance dan emisi mesin 1 silinder dengan pemanas. Hasil dari penelitian diketahui bahwa penggunaan fariasi waktu pengapian pada mesin motor bebek 4 tak dan penggunakan manifol modifikasi,dapat menurunkan kadar emisi co dan hc.

15 Daya dan Torsi Daya motor adalah salah satu acuan atau parameter dalam menentukan performa motor. Daya adalah pengertian dari besarnya kerja motor selama kurun waktu tertentu (Arends & Berenschot 1980 : 18). Daya yang di peroleh dari motor di bedakan menjadi dua, yaitu: 1. Daya indikator yaitu daya motor secara teoritis 2. Daya efektif yaitu daya yang berfungsi sebagai penggerak Untuk menghitung daya motor empat langkah dapat di gunakan rumus sebagai berikut: Dimana : P = Daya poros (Kw) n = Putara mesin (rpm) T = Torsi (Nm) (Winarno, 2001 : 35) Torsi atau momen putar adalah gaya yang dikalikan dengan jarak panjang lengan (Arends & Barenschot, 1980 : 21). Gaya yang dimaksut adalah dorongan atau tarikan yang menyebabkan benda bergerak. selama proses usaha maka tekanan tekanan yang terjadi di dalam silinder motor menimbulkan suatu gaya pada torak. Gaya terseebut dipindah kan pada pengengkol melalui batang torak dan mengakibatkan adanya momen putar atau torsi pada poros engkol. Besarnya torsi mesin dapat dihitung dengan rumus:

16 21 ( T = F x r ) Dimana : T = Torsi (Nm) F = Gaya penyeimbang yang diberikan ( N ) r = Jarak lengan torsi (mm) 2.5 Konsumsi Bahan Bakar Konsumsi bahan bakar adalah banyaknya pemakaian bahan bakar (cc) yang di perlukan dalam proses pembakaran dalam tiap satuan waktu (menit). Satuan yang digunakan yaitu (cc/menit). Bahan bakar yang digunakan dalam penelitian adalah pertamax. Pengujian konsumsi bahan bakar diukur berdasarkan banyaknya bahan bakar yang di konsumsi dalam tiap 1 menit.