BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Definisi Motor Bakar Motor bakar adalah mesin atau peswat tenaga yang merupakan mesin kalor dengan menggunakan energi thermal dan potensial untuk melakukan kerja mekanik dengan merubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas (thermal) dan potensial sehingga menghasilkan energi mekanik. Motor bakar torak menggunakan beberapa gerak mesin yang di dalamnya terdapat torak yang bergerak bolak-balik dan bergerak putar (rotary engine). Dimana di dalam silinder terjadi pembakaran campuran antara udara dengan bahan bakar dengan merubah tenaga panas dan potensial menjadi tenaga gerak sehingga proses tersebut mampu menggerakkan torak yang oleh batang penggerak dihubungkan ke poros engkol. 2.2. Klasifikasi Motor Bakar a. Berdasarkan jenis bahan bakar yang umum digunakan motor bakar digolongkan atas dua, yaitu : 1. Motor bakar bensin dengan penyalaan loncatan bunga api dari busi. 2. Motor bakar diesel dengan penyalaan kompresi. b. Berdasarkan proses dan prinsip kerja motor bakar dapat dibedakan atas dua bagian, yaitu : 1. Motor bakar 2 langkah (2 tak). 2. Motor bakar 4 langkah (4 tak). Pada motor bakar empat langkah ini menghasilkan satu kali langkah kerja diperlukan empat kali langkah torak dan dua kali putaran poros engkol. Keuntungannya : Pergantian gas hasil pembakaran dan udara sangat baik karena memiliki langkah tersendiri. Pemakaian bahan bakar lebih hemat dan putaran mesin lebih halus. Kerugiannya : Perawatan yang lebih teliti karena dilengkapi dengan mekanisme katup.
Berdasarkan analisa di atas maka dipilihlah rancangan motor bakar 4 langkah ini dengan alasan : Sangat sesuai dengan teknologi sistem EFI. Bunyi mesin yang halus sehingga lebih nyaman. Jalan yang kurang baik dapat diatasi dengan memakai flywheel. Adapun prinsip kerja pada motor bensin 4 langkah hampir sama dengan prinsip kerja pada motor diesel 4 langkah sebagai berikut dapat dilihat pada gambar di bawah ini : Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4 langkah Keterangan gambar : a. Langkah isap Piston bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap terbuka dan katup buang tertutup, udara murni masuk ke dalam silinder melalui saluran isap. b. Langkah kompresi Pada langkah ini torak yang bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap dan katup buang tertutup, campuran bahan bakar dan udara mengalami pemampatan (kompressi) secara adiabatik sehingga tekanan dan temperatur gas naik. c. Langkah kerja Gas yang bertekanan tinggi mendorong torak dari TMA ke TMB berlangsung secara adiabatis/isentropis. Pada saat itu katup isap dan katup buang tertutup akibatnya peristiwa ini menghasilkan tenaga gerak (mekanis) pada motor. d. Langkah buang Gas bekas dan panas yang masih ada berada di dalam silinder didorong torak dari TMA ke TMB keluar melalui katup buang yang terbuka dengan sendirinya, sehingga tekanan gas sama dengan tekanan udara luar dan peristiwa ini berlangsung secara isovolume. Semua proses di atas berlangsung secara terus menerus dan berulang-ulang untuk membentuk siklus yang tertutup selama motor bakar bekerja. 2.3. Pemilihan Jenis Motor bakar
Adapun penyesuaian pada jenis kendaraan yang akan dirancang adalah jenis sedan, maka dipilihlah motor bakar bensin 4 langkah dengan pertimbangan sebagai berikut : Lebih ringan. Getaran lebih kecil. Fuel ratio lebih besar 2.4. Bahan Bakar Dalam proses pembakaran dimana tiap bahan bakar selalu membutuhkan sejumlah udara tertentu agar bahan bakar tersebut dapat dibakar secara sempurna. Berdasarkan dengan rumus kimia C n H 2n+2 atau dikenal dengan persamaan kimianya C 8 H 18 (iso oktan) dengan bahan bakarnya adalah bensin. Untuk mengatasi denotasi (pembakaran dini) maka dipakai bahan tambahan campuran C 7 H 16 yang dikenal dengan Normal Heptana. Untuk mengetahui nilai oktan (ON) dari bahan bakar yang digunakan pada motor bakar bensin otto, terdiri dari 2 jenis antara lain : 1. Premium Grade ON = 82 92 2. Third Grade Gasoline ON = 92 100 Sumber : Anonim. 2004. Modul Pemeliharaan/Servis Sistem Bahan Bakar Bensin. Depennas. Kedua jenis bahan bakar di atas dapat dibedakan atas besarnya nilai oktan. Premium dengan nilai oktan yang tinggi mempunyai kemampuan yang lebih baik untuk terjadinya denotasi. Oleh karena itu, lebih sesuai untuk motor bensin dengan putaran tinggi. Padar rancangan ini dipilih bahan bakar jenis Premium Grade dengan nilai oktan ON = 85, maksudnya campuran antara 85% C 8 H 18 + 15% C 7 H 16 yang akan dibakar dengan oksigen (udara) dan sangat sesuai dengan mesin-mesin kendaraan yang sejenis dengan rancangan ini. BAB III
SISTEM KERJA EFI Sistem bahan bakar merupakan suatu sistem penyaluran bahan bakar dari tangki bahan bakar sampai ke silinder. Kedua alat tersebut adalah karburator dan EFI (Electronic Fuel Injection). Pada tugas akhir ini penulis merancang dengan sistem EFI. Adapun perlengkapan yang diperlukan adalah : electronic fuel injection, pompa bahan bakar, pressure regulator dan injector. 3.1. EFI (Electronic Fuel Injection) Sistem EFI adalah suatu sistem penyalur bahan bakar yang mengalirkan campuran bahan bakar dan udara dalam perbandingan yang tetap. Komputer pengontrol EFI dapat digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu : 1. Tipe sirkuit analog (Analog Sircuit Type). 2. Tipe pengontrol dengan mikro komputer (Micro Computer Controlled Type). Pada rancangan ini dipilih tipe sirkuit analog sebagai komputer pengontrol, karena mobil yang menggunakan jenis tipe ini banyak terdapat di Indonesia. Bila dibandingkan dengan karburator, EFI mempunyai beberapa keuntungan didalam penggunaannya, antara lain : Pembentukan bahan bakar dan udara yang homogen pada setiap silinder. Pembakarannya lebih sempurna. Kemampuannya untuk menghidupkan mesin pada temperatur rendah lebih baik. Kerapatan (density) hidrokarbon pada gas buang akan menjadi lebih kecil. 3.1.1. Type EFI Sistem EFI dapat digolongkan dalam dua bagian metode yang dipakai pada pengontrolan volume udara yang masuk, adapun kedua tipe ini antara lain : 1. Type Manifold Pressure Control (D.EFI) Pada tipe ini menggunakan alat yang mendeteksi tekanan udara yang mengalir masuk ke dalam intake manifold.
Gambar 3.1. Type Manifold Control (D.EFI) Sumber:http://smkmuhi.110mb.com/MODUL%20Pemeliharaan%20Sistem%20Bahan %20Bakar%20Bensin_files/image070.jpg. 2. Type Air Flow Meter (L.EFI) Type ini menggunakan alat yang langsung mendeteksi jumlah udara yang mengalir masuk ke dalam saluran (intake manifold). Gambar 3.2. Type Air Flow Meter (L.EFI) Sumber:http://smkmuhi.110mb.com/MODUL%20Pemeliharaan%20Sistem%20Bahan %20Bakar%20Bensin_files/image072.jpg. Pada rancangan ini dipilih type air flow meter (L.EFI), karena tipe ini lebih sederhana konstruksinya dan tipe ini lebih sering dijumpai di pasaran (Indonesia).
3.1.2. Cara Kerja EFI Adapun cara kerja EFI dengan type air flow meter (L.EFI) adalah sebagai berikut : bila throte valve dibuka (pada saat pegas ditekan) udara dari air cleaner akan mengalir ke silinder melalui air flow meter yang kemudian air flow meter mendeteksi volume aliran udara dan merubahnya dalam bentuk tegangan, kemudian signalnya dikirim ke ECU (Electric Control Unit) dan selanjutnya ECU mengirim signalnya ke injector-injector dan manifold. Di sini ECU mengkalkulasikan berapa banyak bahan bakar yang dibutuhkan untuk sejumlah udara menginstruksikan ke masing-masing injector dengan tujuan agar injector mengetahui berapa lama harus bekerja. Control plunger Fuel distributor In-pressure Control plunger Fuel distributor Sensor plate fuel fuel Air flow sensor Air flow sensor Gambar 3.3. Intake Air Volume dan Injector Volume Peristiwa ini dikenal dengan basic injection volume, yang mana dipakai untuk menyatakan jumlah injeksi bahan bakar yang dibutuhkan agar diperoleh perbandingan campuran teoritis. Untuk lebih lanjut peristiwa dapat digambarkan seperti di bawah ini Gambar 3.4. Aliran Bahan Bakar Sumber:http://2.bp.blogspot.com/_lJ34JiCyIJ8/R8H6zE_KD8I/AAAAAAAAAt0/hjN W2phIdlM/s1600/EFI%2B.jpg.
3.2. Komponen Penyalur Bahan Bakar Komponen penyalur bahan bakar ini merupakan hal penting agar terjadi pembakaran yang sempurna di dalam ruang bakar. Adapun komponen tersebut antara lain : Tangki bahan bakar. Pompa bahan bakar. Ini terjadi dari 2 tipe, yaitu In-tank type (pompa yang terpasang di dalam tangki) dan In-line type (pompa yang terpasang di luar tangki). a. In-Tank Type pompa diletakkan atau dipasang di dalam tangki dengan menggunakan turbin pompa, yang menjadi keistimewaannya agar getaran yang terjadi di dalam pompa menjadi kecil. Pompa tipe ini terdiri dari motor dan pompa, sebuah check valve, relief valve dan filter yang bersatu menjadi satu unit. Check valve Relief valve Brush Armature Magnet Empeller Pump cover Casing Gambar 3.5. In-Tank Type Turbin pompa terdiri satu atau dua impeller yang diputar oleh motor, maka impeller akan turut berputar, casing dan pompa cover tersusun menjadi satu unit. Blade pada bagian luar lingkaran impeller mengisap bahan bakar dari inlet pump (lubang keluar). Bahan bakar yang dikeluarkan dari lubang melalui sekitar motor dan dialirkan keluar dari pompa melalui valve. b. In-line Type pompa dipasang di luar bahan bakar, pompa terdiri dari motor dan unit pompa, check valve, relief valve, filter dan silinder.
Gambar 3.6. In-Line Type Pompa terdiri dari rotor yang diputar oleh motor, penggerak ini mengakibatkan volume menyempit dan bahan bakar terpompakan. Gambar 3.7. Aliran Bahan Bakar Pada Pompa Dari kedua tipe pompa bahan bakar tersebut dipilih pompa Type In-Tank Type sebagai pompa bahan bakar karena pompa jenis ini mempunyai keistimewaan yaitu getaran yang terjadi di dalam pompa sangat kecil sehingga tidak menimbulkan bunyi yang membisingkan. 3.2.1. Saringan Bahan bakar Saringan bahan bakar dipasang pada bagian saluran yang bertekanan tinggi dari pompa bahan bakar. Gambar 3.8. Saringan Bahan Bakar
3.2.2. Pulsition Dumper Tekanan bahan bakar dipertahankan 2,9 kg/cm 2 sesuai kevakuman intake manifold dan pressure regulator. Oleh karena itu, terdapat sedikit panas pada saluran tekan dikarenakan injeksi. Pulsition dumper menyerap variasi ini oleh diafragma. Gambar 3.9. Pulsition Dumper 3.2.3. Pressure Regulator Berfungsi untuk mengatur tekanan-tekanan bahan bakar ke injektor-injektor, jumlah injeksi bahan bakar dikontrol sesuai dengan lamanya signal yang diberikan ke injektor. Oleh karena itu tekanannya konstan diinjektor harus dipertahankan. Dengan adanya tekanan-tekanan yang berubah-ubah pada bahan bakar (karena injeksi) dan perubahan kevakuman di intake manifold. Banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dan tekanan bahan bakar yang konstan, sehingga jumlah injeksinya tepat, tekanan bahan bakar dan kevakuman di intake manifold dipertahankan pada tekanan 2,9 kg/cm 2. Gamabr 3.10. Pressure Regulator Supaya lebih jelas adapun cara-cara dari pengaturan tekanan ini, yaitu : tekanan bahan bakar dari delivery pipe menekan diafraghma, membuka valve dan sebagian bahan bakar kembali ke tangki melalui pipa pengembalian. Banyaknya bahan bakar yang kembali ditentukan oleh tingkat ketegangan pegas diafraghma.
Gambar 3.11. Tekanan Bahan Bakar Variasi tekanan bahan bakar sesuai dengan volume bahan bakar kembali vacum intake manifold yang dihubungkan pada sisi diafraghma sering akan melemahkan tegangan bahan bakar A yang kembali ke tangki. Dengan demikian, bila vacum intake manifold B dipertahankan tetap. Jika pompa berhenti pegas diafraghma akan menutup katup sebagai akibatnya check valve dalam pompa bahan bakar dari katup di dalam pressure regulator mempertahankan sisi tekanan di dalam saluran bahan bakar. 3.2.4. Injector Injector adalah nozel bekerja secara elektro magnet dan akan menginjeksikan bahan bakar sesuai signal dari ECU. Injector dipasang dengan insulator ke intake manifold atau kepala silinder dekat lubang masukan dan dihubungkan dengan delivery pipe (pipa penyalur). Gambar 3.12. Injector Cara kerja : Bila signal dari ECU diterima oleh coil selenoid plunger akan tertarik melawan pegas. Karena needle valve dan plongen merupakan satu unit, valve juga tertarik dari dudukannya dan bahan bakar yang diinjeksikan diatur oleh lamanya signal yang diterima. Injeksi akan terjadi selama needle valve terbuka. Ada beberapa tipe injector tetapi secara umum dapat dibagi dalam tipe-tipe konstruksi dasar, antara lain : 1. Bentuk lubang injeksi : a. Type pintle (penyemprotan baik). b. Type hole (sukar untuk tersumbat).
2. Nilai resistance a. Resistance rendah (2-3 ohm). b. Resistance tinggi (13,8 ohm). 3. Cold start injektor Cold start injector dipasang di bagian tengah air intake chamber, berfungsi untuk memperbaiki kemampuan mesin pada waktu masih dingin. Cold start injector bekerja selama mesin distart dan temperatur air pendingin masih rendah. Lamanya injeksi maksimum dibatasi oleh start injection time switch untuk mencegah penggenangan bahan bakar. Apabila kunci kontak diputar ke posisi ST, arus mengalir ke solenoid coil dan plunger akan tertarik melawan tekanan pegas, sehingga katup akan terbuka dan bahan bakar mengalir melalui ujung injector. Gambar 3.13. Cold Start Injector 4. Cold start injector time switch Fungsi cold start injector time switch adalah untuk mengatur lamanya injeksi maksimum dari cold start injector. Gambar 3.14. Cold Start Injector Time Switch