BAB II DASAR TEORI 2.1 Kajian Pustaka

Transkripsi

1 BAB II DASAR TEORI 2.1 Kajian Pustaka Fenomena Cyclone Pada proses pembakaran yang terjadi di dalam mesin bensin bergantung pada campuran antara bahan bakar dan udara yang masuk ke dalam ruang bakar. Semakin baik campuran antara bahan bakar dan udaranya maka akan semakin baik pula proses pembakarannya. Campuran bahan bakar yang sempurna dapat dihasilkan dengan menggunakan berbagai metode, salah satu diantaranya dengan menciptakan aliran fluida yang berputar/swirl. Aliran fluida yang berputar/swirl tersebut dibangkitkan dengan menggunakan sebuah alat yang bernama turbo cyclone. Alat tersebut merupakan temuan SEI Y KIM. Turbo cyclone adalah alat yang berbentuk mirip dengan swirl fan yang sudusudunya tidak berputar (fixed vane) dan ditempatkan pada saluran udara masuk atau pada saluran intake manifold Penelitian tentang cyclone 1. MSK. Tony Suryo Utomo, 2006 Penelitiannya adalah mencari variasi turbo cyclone yang paling optimal dengan variasi kemiringan sudu turbo cyclone. Dalam penelitiannya didapatkan bahwa, dengan penambahan turbo cyclone pada saluran udara dapat mengubah karakteristik aliran udara dalam hal ini yaitu terjadinya pressure drop dan intensitas turbulensi. Dari berbagai variasi sudu yang diberikan, ditemukan bahwa sudu dengan kemiringan 45 0 dan tanpa lubang pada sudu memberikan hasil yang lebih optimal. 2. Pada th 2012, Murtadho, Muchammad Sofiyan, melakukan penelitian tentang menggunakan aliran turbulen untuk aliran udara yang akan memasuki intake manifold. Dengan judul penelitian "PENGOPTIMALAN VOLUME UDARA HISAP UNTUK PROSES PEMBAKARAN MOTOR DIESEL DENGAN METODE CYCLONE PADA INTAKE MANIFOLD". Dalam penelitian tersebut di lakukan dengan membuat ketiga model intake manifold dengan jumlah variasi ulir telah dirancang dalam penelitian ini. Solidwork dan Cosmos flow telah digunakan untuk analisis pada penelitian ini.hasil terbaik dari inlet manifold yaitu single screw telah

2 buat dan diuji pada mesin diesel. Berdasarkan hasil percobaan manifold dengan single screw dapat meningkatkan kinerja mesin diesel 2.2 Motor Bensin Pada dasarnya motor bensin bekerja dengan konsep mengubah energi pada bahan bakar menjadi energi gerak dengan cara membakarnya di dalam ruang bakar. Oleh karena itu motor bensin termasuk Internal Combustion Engine. Pada motor bensin penyalaan bahan bakar ini dilakukan oleh percikan listrik (spark ignition), yang kemudian menyebabkan pelepasan energi yang besar melalui ekspansi udara yang terdapat di ruang bakar tersebut sehingga dapat diubah menjadi energi kinetik. Energi kinetik ini berupa gerak translasi torak yang kemudian diubah menjadi rotasi oleh poros engkol. Motor bensin terbagi ke dalam 2 jenis menurut langkah pembakarannya, ke 2 jenis tersebut adalah Motor Bensin 4 langkah Cara kerja Motor Bensin 4 langkah adalah sebagai berikut : 1. Langkah hisap a. Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). b. Katup hisap terbuka dan katup buang tertutup. c. Terjadi kevakuman dalam silinder, yang menyebabkan campuran udara dan bahan bakar. 2. Langkah Kompresi a. Piston bergerak dari TMB ke TMA. b. Katup hisap tertutup dan katup buang tertutup. c. Pada akhir langkah kompresi busi memercikkan bunga api. 3. Langkah Pembakaran a. Piston bergerak dari TMA ke TMB. b. Katup hisap tertutup dan katup buang tertutup c. Hasil pembakaran menekan piston 4. Langkah Buang a. Piston bergerak dari TMB ke TMA b. Katup hisap tertutup c. Katup buang terbuka d. Piston mendorong gas sisa pembakaran keluar

3 Gambar 0.1Siklus motor bensin 4 langkah 2.3 Bahan Bakar Bahan Bakar merupakan materi yang diubah menjadi energi.pada kendaraan bermotor, bahan bakar diubah menjadi energi gerak. Terdapat berbagai jenis bahan bakar yang dapat digunakan pada kendaraan bermotor, diantaranya adalah sebagai berikut : Bahan Bakar Minyak (BBM) 1. Ron 85 (Premium) Premium merupakan bahan bakar minyak yang paling banyak digunakan oleh masyarakat Indonesia.Premium memiliki nilai oktan terendah diantara bahan bakar minyak untuk kendaraan bermotor lainnya. Meski termasuk yang paling banyak digunakan, bahan bakar premium memiliki beberapa kelemahan, diantaranya adalah kandungan logam berat timbal, serta mengakibatkan knocking pada mesin yang memiliki kompresi tinggi. Hal ini tentu berakibat pada penurunan performa kerja mesin serta efisiensi pembakaran pada mesin tersebut. 2. Ron 92 (Pertamax) Pertamax merupakan bahan bakar dengan nilai oktan 92 dan bebas timbal.nilai oktan yang tinggi membuat pertamax mampu menerima tekanan pada mesin kompresi tinggi. Hasilnya, kinerja mesin lebih optimal. 3. Ron 95 (Pertamax Plus) Selain dari pertamax, salah satu bahan bakar minyak yang memiliki nilai oktan yang ittnggi adalah pertamax plus. Pertamax plus merupakan bahan bakar minyak dengan nilain oktan 95.Selain menciptakan performa mesin yang tinggi, pertamax 95 mampu membersihkan timbunan pada fuel-injector, dll.

4 2.3.2 Bahan Bakar Gas (BBG) 1. Liquidified Petroleum Gas (LPG) LPG merupakan bahan bakar gas yang diubah menjadi cair dengan cara menambah tekanan serta menurunkan suhu dari gas tersebut. LPG didominasi oleh propane dan butane. Dalam penggunaan LPG sebagai bahan bakar terdapat beberapa keuntungan yang dimiliki oleh LPG, diantaranya adalah a. LPG mampu bercampur dengan udara pada suhu berapapun b. Nilai oktan LPG yaitu 110 c. LPG mengurangi kadar emisi gas buang, karena mengandung carbon lebih kecil daripada bensin d. Apabila akan digunakan pada kendaraan, maka LPG harus diubah kedalam bentuk gas. Hal ini membuat LPG dapat menyebar ke segala arah pada silinder mesin. Meski memiliki keuntungan, namun LPG tetaplah memiliki kekurangan, diantaranya adalah sebagai berikut : a. LPG membutuhkan suhu pembakaran yang lebih tinggi, sehingga menyebakan valve lebih cepat rusak. b. Diperlukan sistem pendingin yang baik, karena pengubah LPG dari fasa cair ke fasa gas menggunakan panas dari cairang pendingin. c. Berat kendaraan bertambah karena terdapat tambahan tangki penyimpanan LPG bertekanan tinggi. d. Perawatan peralatan konversi dari BBM ke BBG memerlukan perhatian yang sangat intensif agar peralatan tetap pada kondisi aman 2. Compressed Natural Gas (CNG) CNG merupakan gas alam yang telah dinaikan tekanannya menjadi 200 bar. Pada penggunaan CNG sebagai bahan bakar, kita dapat meiliki keuntungan sebagai berikut : a. Nilai oktan mencapai 110 b. Emisi gas buang lebih sedikit. c. Memiliki cadangan yang sangat banyak dan tersebar luas, serta dapat dihasilkan dari batubara walaupun prosesnya memiliki biaya yang sangat tinggi.

5 2.4 Sistem Bahan Bakar Carburator Carburator merupakan alat yang memberikan campuran antara udara dengan bahan bakar yang sesuai untuk dapat di ubah menjadi energi yang dapat menggerakan mesin. Prinsip dasar dari karburator adalah menggunakan prinsip Bernoulli, yaitu semakin cepat udara bergerak makan tekanan statisnya akan semakin kecil namun tekanan dinamisnya menjadi semakin besar. Gambar 0.2Carburator Pada kenyataanya, pedal gas sebenarnya tidak langsungmengendalikan besarnya aliran bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar. Pedal gas sebenarnya mengendalikan katup dalam karburator untuk menentukan besarnya aliran udara yang dapat masuk kedalam ruang bakar. Udara bergerak dalam karburator inilah yang memiliki tekanan untuk menarik serta bahan bakar masuk kedalam ruang bakar Engine Fuel Injection (EFI) Pada sistem bahan bakar Engine Fuel Injection (EFI), pengaturan jumlah bahan bakar yang di injeksikan serta campuran udara yang diberikan sepenuhnya diatur oleh Electronik Control Unit (ECU).Karena menggunakan alat elektronik, maka campuran antara bahan bakar serta udara menjadi lebih tepat.

6 Secara umum, peralatan-peralatan yang terdapat pada sistem EFI adalah sebagai berikut : 1. Electronic control units (ECU) a. Mengatur jumlah dan durasi penginjeksian bahan bakar oleh injector. b. Menerima dan mengolah data-data yang diterima 2. Sensor-sensor utama a. Throttle position sensor b. Sensor tekanan udara c. Sensor air pendingin d. Sensor putaran mesin 3. Injector Berfungsi menginjeksikan bahan bakar kedalam katup intake manifold 4. Pompa Bahan Bakar Berfungsi memompa bahan bakar dari tangki ke pipa penyalur 2.5 Converter Kit Converter kit merupakan sebuah sistem yang berfungsi untuk mengondisikan bahan bakar gas agar dapat digunakan pada kendaraan bermotor seperti mobil ataupun sepeda motor yang memiliki bahan bakar utama bensin ataupun solar. Secara sederhana pengondisian tersebut adalah dengan cara menurunkan tekanan dari gas tersebut serta menaikan suhu gas tersebut agar lebih mudah terbakar pada saat langkah pembakaran. Converter kit dapat digunakan dengan berbagai bahan bakar alternatif seperti lpg, cng, dan vgas. Di Indonesia, penggunaan converter kit lebih banyak menggunakan lpg sebagai bahan bakar gasnya. Hal ini dikarenakan lpg lebih mudah untuk didapatkan daripada bahan bakar gas lainnya.

7 berikut. Untuk dapat lebih memahami skema kerja dari converter kit perhatikan gambar Gambar 0.3Sistem Kerja Converter Kit Bahan bakar gas yang dalam hal ini adalah lpg disimpan dalam sebuah tabung bertekanan tinggi yang terhubung ke sebuah alat penurun tekanan atau reducer/vaporizer. Di dalam reducer/vaporizer gas yang semula berfasa liquid di turunkan tekanannya oleh sebuah membran yang mengakibatkan perubahan fasa dari cair menjadi gas. Untuk menjaga agar bahan bakar tersebut tidak membeku, maka dialiri air radiator yang telah digunakan untuk menstabilkan suhu pada mesin. Setelah diturunkan tekanannya, bahan bakar gas masuk ke dalam mixer agar dapat tercampur dengan udara. Setelah melewati mixer, bahan bakar gas disalurkan ke dalam mesin melalui intake manifold untuk di konversikan menjadi energi gerak.

8 Dalam sistem converter kit terdapat berbagai macam peralatan sebagaimana tertera pada Gambar 2.5 diatas. Berikut adalah penjelasan masing-masing alat yng terdapat pada sistem converter kit Bagian-bagian converter kit 1. Tangki Peyimpanan Gambar 0.4Tangki penyimapanan BBG Tangki penyimpanan berfungsi sebagai storage untuk bahan bakar gas yang digunakan.tangki bahan bakar gas ini memiliki tekanan yang sangat tinggi, sehingga konstruksi dari tangki tersebut haruslah sesuai dengan standar yang berlaku agar factor kemanannya terjaga dengan benar.tekanan gas dalam tabung ini adalah sekitar 4-8 Kg/cm2, cukup rendah jika dibandingkan dengan CNG yang dapat mencapai Kg/cm2. Nama lain dari tabung LPG adalah tangki LPG. 2. Petrol Valve Gambar 0.5Petrol valve Sama halnya dengan LPG valve, Petrol valve atau katup bahan bakar minyak berfungsi untuk mengalirkan bahan bakar minyak ke bagian mesin. Katup bahan bakar minyak akan menutup aliran bahan bakar minyak ketika kendaraan berjalan dengan menggunakan bahan bakar gas dan membuka kembali ketika bahan bakar minyak diperlukan.

9 3. Reducer/Vaporizer Gambar 0.6Reducer / vaporizer Reducer/Vaporizer merupakan alat yang sering disebut dengan converter kit.reducer/vaporizer merupakan alat semacam regulator yang menurunkan tekanan gas LPG dari tabung ke karburator atau sistem Injection.Biasanya tekanan gas di tabung adalah 150 psi 180 psi menjadi bertekanan 30psi sampai 40 psi ketika masuk ke sistem bahan bakar mobil melalui MIXER. Penurunan tekanan pada vaporizer dilakukan oleh sebuah membran yang menahan pasokan aliran gas sehingga tekanan nya menurun. Selama penurunan tekanan tersebut, vaporizer dialiri air radiator guna menjaga agar gas tidak membeku akibat penurunan tekanan. 4. Mixer Gambar 0.7mixer Mixer adalah alat yang berfungsi untuk mencampurkan bahan bakar gas yang telah berfasa gas dengan udara sebelum memasuki ruang pembakaran pada mesin kendaraan. Design dari mixer itu memengaruhi kinerja dari mesin tersebut, hal ini karena nilai air fuel ratio yang sesuai dengan mesin itu sendiri. Mixer sebagai pencampur udara dengan gas merupakan suatu proses yang sangat penting karena hal ini sangat diperlukan dan dibutuhkan untuk mencapai proses pembakaran yang sempurna dalam ruang bakar.

10 10 5. Fuel Switch Gambar 0.8 switch Fuel Switch adalah alat yang berfungsi untuk mengatur secara manual ataupun secara otomatis bahan bakar yang akan digunakan. Apabila akan menggunakan bahan bakar bensin saja, maka switch akan membuka katup bahan bakar minyak saja, dan apabila bahan bakar gas telah siap digunakan maka switch dapat dipindahkan agar mengalirkan bahan bakar gas saja. 2.6 Fluida Fluida alah zat yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Bila bentuk suatu massa fluida diubah, maka dalam fluida tersebut akan terbentuk suatu lapisan dimana lapisan yang satu meluncur diatas lapisan yang lain, sehingga mencapai bentuk laisan yang baru. Sifat dasar dari setiap fluida static adalah tekanan. Tekanan dikenal sebagai gaya permukaan yang diberikan oleh fluida terhadap dinding bejana. Tekanan berada pada setiap titik dalam volume fluida. Pada ketinggian yang sama tekanan pada fluida adalah sama. Fluida terdiri dari dua jenis, yaitu fluida cair dan fluida gas. Dalam aliran steady state dikenal dua tipe aliran yang bergantung pada kecapatan rata-rata (v), densitas, viskositas fluida, dan diameter pipa. Kedua pola aliran tersebut adalah sebagai berikut.

11 Aliran Fluida Laminar Aliran fluida laminar adalah aliran fluida yang bergerak dalam lapisan-lapisan atau lamina-lamina dengan satu lapisan meluncur secara lancar. Dalam aliran laminar ini viskositas berfungsi untuk meredam terjadinya gerakan relatif antar lapisan. Aliran laminar memiliki beberapa ciri, diantaranya adalalah : 1. Terjadi pada kecepatan rendah. 2. Fluida cenderung mengalir tanpa adanya pencampuran lateral. 3. Berlapis-lapis seperti kartu. 4. Tidak ada arus tegak lurus arah aliran. 5. Tidak ada pusaran Aliran Fluida Turbulen Aliran fluida turbulen adalah aliran fluida yang pergerakan partikel fluidanya sangat tidak menentu karena mengalami pencampuran serta putaran partikel antar lapisan sehingga terjadi saling tukar momentum antar partikel satu dengan partikel lainnya. Aliran turbulen memiliki ciri-ciri diantaranya sebagai berikut : 1. Terjadi putaran. 2. terjadi lateral mixxing. 3. Aliran acak. 4. Kecepatan beraneka ragam.