BAB II LANDASAN TEORI 2.1.Prinsip Kerja Motor Bensin Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik, prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut, campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik piston, lalu dibakar untuk memperoleh tenaga panas, dan dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan tekanan dalam silinder motor. Ketika piston bergerak turun naik di dalam silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, akan membuat piston terdorong ke bawah, batang piston dan poros engkol digunakan untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, piston akan menggerakkan batang piston dan akan memutarkan poros engkol. Piston juga diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan penyediaan campuran udara bensin pada saat yang tepat untuk menjaga agar piston dapat bergerak secara periodik dan melakukan kerja tetap, kerja periodik di dalam silinder dimulai dari pemasukan campuran udara dan bensin ke dalam silinder, kompresi, pembakaran dan pengeluaran gas-gas sisa pembakaran dari dalam silinder disebut dengan siklus motor. TUGAS AKHIR 6
2.2. Jenis Motor Bensin 2.2.1 Motor Bensin Dua langkah Motor bensin dua langkah adalah motor yang pada dua langkah torak/piston (satu putaran engkol) sempurna akan menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja). 1. Langkah kompresi dan langkah hisap Pada langkah ini dalam motor 2 tak terjadi 2 aksi berbeda yang terjadi secara bersamaan yaitu aksi kompresi yang terjadi pada ruang silinder atau pada bagian atas dari piston dan aksi hisap yang terjadi pada ruang engkol atau pada bagian bawah piston. Sedangkan yang terjadi dalam langkah ini adalah : Torak bergerak dari TMB (titik mati bawah) ke TMA (titik mati atas). Pada saat saluran pembiasan tertutup mulai dilakukan langkah kompresi pada ruang silinder. Dan pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke dalam ruang pembakaran. 2. Langkah usaha dan buang Dan pada langkah ini terjadi langkah usaha dan buang yang terjadi pada saat yang tidak bersamaan, jadi langkah usaha dahulu barulah setelah saluran pembiasan dan saluran buang terbuka terjadi langkah buang. Yang terjadi dalam langkah ini adalah : TUGAS AKHIR 7
Sebelum piston mencapai TMA (titik mati atas), busi akan memercikan bunga api listrik sehingga campuran udara dan bahan bakar akar terbakar dan menyebabkan timbulnya daya dorong terhadap piston, sehingga piston akan bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah). Sesaat setelah saluran hisap tertutup dan saluran bias serta saluram buang membuka maka campuran udara dan bahan bakar yamg berada diruang engkol akan mendorong gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bias ke saluran. Gambar 2.1 Siklus kerja motor bensin dua langkah (Sumber : bestmechanic.blogspot.com) 2.2.2. Motor bensin Empat Langkah Motor bensin empat langkah adalah motor yang setiap empat langkah torak/piston (dua putaran engkol) sempurna menghasilkan satu tenaga kerja (satu langkah kerja). TUGAS AKHIR 8
1. Langkah pemasukan, yang dimulai dengan piston pada titik mati atas dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah. Untuk menaikkan massa yang terhisap, katup masuk terbuka saat langkah ini dan menutup setelah langkah ini berakhir. 2. Langkah Kompresi, ketika kedua katup tertutup dan campuran udarabahan bakar di dalam slinder terkompresi ke bagian kecil dari volume awalnya. Sesaat sebelum akhir langkah kompresi, pembakaran dimulai dan tekanan silinder naik dengan sangat cepat. 3. Langkah Kerja, yang dimulai saat piston pada titik mati atas berakhir sekitar 45 sebelum titik mati bawah. Gas bertekanan tinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar. Ketika piston mencapai 45 sebelum titik mati bawah, katup buang terbuka untuk memulai proses pembuangan dan menurunkan tekanan slinder hingga mendekati tekanan pembuangan. 4. Langkah Pembuangan, dimulai ketika piston mencapai titik mati bawah. Ketika katup buang membuka, piston menyapu keluar sisa gas pembakaran hingga piston mencapai titik mati atas. Bila piston mencapai titik mati atas, katup masuk membuka, katup buang tertutup, dan siklus dimulai lagi. TUGAS AKHIR 9
Gambar 2.2 Siklus kerja motor bensin empat langkah 2.3. Komponen Utama Motor Bensin (Sumber : Arismunandar. W, 2002) Silinder yaitu tempat untuk berlangsungnya proses kerja atau siklus dari motor. Gambar 2.3. Silinder (Sumber : Sport-car-sale.blogspot.com) TUGAS AKHIR 10
Torak atau piston berfungsi untuk mengubah gerak bolak-balik menjadi gerak hisap dan tekan, juga sebaliknya untuk mengubah tekanan pembakaran menjadi tenaga mekanik (gerak bolak-balik). Gambar 2.4. Piston (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) Cincin torak atau piston berfungsi untuk mencegah kebocoran antara dinding silinder dengan torak. Gambar 2.5. Cincin Piston (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) TUGAS AKHIR 11
Pena torak atau piston berfungsi untuk menghubungkan piston dengan batang piston. Gambar 2.6. Pena Piston (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) Poros engkol berfungsi untuk mengubah gerak bolak-balik torak menjadi gerak putar pada sumbu utama motor. Gambar 2.7. Poros Engkol (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) TUGAS AKHIR 12
Batang torak berfungsi untuk meneruskan gaya dari torak ke poros engkol. Gambar 2.8. Batang torak/piston (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) Saluran masuk adalah saluran yang di hubungkan dengan karbulator, tempat udara dan bahan bakar agar bisa masuk kedalam keadaan tercampur melalui saluran ini. Gambar 2.9. Saluran masuk (intake) (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) Saluran buang yaitu saluran untuk mengeluarkan gas-gas buang yang dihubungkan dengan knalpot. TUGAS AKHIR 13
Katup masuk berfungsi untuk mengatur pemasukan bensin dan udara ke dalam silinder yang digerakan camshaft dan ditutup oleh pegas dan katup buang berfungsi untuk mengatur pembuangan gas bekas bensin dan udara kedalam silinder yang digerakan camshaft dan ditutup oleh pegas. Gambar 2.10. Katup (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) Busi bagian dari pengapian yaitu untuk memulai pembakaran bahan bakar didalam silinder dengan bunga api yang meloncat dari elektroda tengah ke elektroda sisi. Gambar 2.11. Busi (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) TUGAS AKHIR 14
Ruang engkol (carter) yaitu untuk oli pelumas dan ruang gerak sumbu engkol. Karbulator berfungsi untuk mencampur bahan bakar dengan udara agar tercampur dengan halus. Gambar 2.12. Karbulator (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) Sistem pengapian dapat membangkitkan bunga api listrik pada busi untuk keperluan pembakaran bahan bakar di dalam silinder. Camshaft membuka katup-katup masuk dan katup keluar yang digerakan oleh timing gear melalui sabuk gear atau timing. TUGAS AKHIR 15
Gambar 2.13. Camshaft (Sumber : Otomotifsmktkr.blogspot.com) 2.4. Sistem Transmisi Transmisi adalah salah satu bagian dari sistem pemindah tenaga yang berfungsi untuk mendapatkan variasi momen dan kecepatan sesuai dengan kondisi jalan dan kondisi pembebanan, yang umumnya menggunakan perbandingan roda gigi. Prinsip dasar transmisi adalah bagaimana mengubah kecepatan putaran suatu poros menjadi kecepatan putaran yang diinginkan. Gigi transmisi berfungsi untuk mengatur tingkat kecepatan dan momen mesin sesuai dengan kondisi yang dialami sepeda motor. Sistem pemindah tenaga secara garis besar terdiri dari unit kopling, transmisi, penggerak akhir (final drive). Fungsi transmisi adalah untuk mengatur perbedaan putaran antara mesin dengan putaran poros yang keluar dari transmisi. Pengaturan putaran ini dimaksudkan agar kendaraan dapat bergerak sesuai beban dan kecepatan kendaraan. Rangkaian pemindah pada transmisi manual tenaga berawal dari sumber tenaga (engine) ke sistem pemindah tenaga yaitu masuk ke unit kopling (clutch), TUGAS AKHIR 16
diteruskan ke transmisi (gear box), kemudian menuju final drive. Final drive adalah bagian terakhir dari sistem pemindah tenaga yang memindahkan tenaga mesin ke roda belakang. 2.4.1. Transmisi Manual Transmisi manual adalah transmisi kendaraan yang pengoperasiannya dilakukan secara langsung oleh pengemudi. Transmisi manual dan komponenkomponenya merupakan bagian dari sistem pemindah tenaga dari sebuah kendaraan, yaitu sistem yang berfungsi mengatur tingkat kecepatan dalam proses pemindahan tenaga dari sumber tenaga (engine) ke roda kendaraan. Komponen utama dari gigi transmisi pada sepeda motor terdiri dari susunan gigi-gigi yang berpasangan yang berbentuk dan menghasilkan perbandingan gigigigi tersebut terpasang. Salah satu pasangan gigi tersebut berada pada poros utama (main shaft/ counter shaft). Jumlah gigi kecepatan yang terpasang pada transmisi tergantung kepada model dan kegunaan sepeda motor yang bersangkutan. Untuk memasukkan gigi pedal pemindah harus diinjak. Cara kerja transmisi manual adalah sebagai berikut: Pada saat pedal/ tuas pemindah gigi ditekan poros pemindah gigi berputar. Bersamaan dengan itu lengan pemutar shift drum akan mengait dan mendorong shift drum hingga dapat berputar. Pada shift drum dipasang garpu pemilih gigi yang diberi pin (pasak). Pasak ini akan mengunci garpu pemilih pada bagian ulir cacing. Agar shift drum dapat berhenti berputar pada titik yang dikehendaki, maka TUGAS AKHIR 17
pada bagian lainnya (dekat dengan pemutar shift drum), dipasang sebuah roda yang dilengkapi dengan pegas dan bintang penghenti putaran shift drum. Penghentian putaran shift drum ini berbeda untuk setiap jenis sepeda motor, tetapi prinsipnya sama. Garpu pemilih gigi dihubungkan dengan gigi geser (sliding gear). Gigi geser ini akan bergerak ke kanan atau ke kiri mengikuti gerak garpu pemillih gigi. Setiap pergerakannya berarti mengunci gigi kecepatan yang dikehendaki dengan bagian poros tempat gigi itu berada. Gigi geser, baik yang berada pada poros utama (main shaft) maupun yang berada pada poros pembalik (counter shaft/output shaft), tidak dapat berputar bebas pada porosnya. Selain itu gigi kecepatan (1, 2, 3, 4, dan seterusnya), gigigigi ini dapat bebas berputar pada masing-masing porosnya. Jadi yang dimaksud gigi masuk adalah mengunci gigi kecepatan dengan poros tempat gigi itu berada, dan sebagai alat penguncinya adalah gigi geser. Gambar 2.14. Transmisi manual (Sumber : Teknikkendaraanringan-otomotif.blogspot.com) TUGAS AKHIR 18
2.4.2.Transmisi Otomatis Transmisi otomatis adalah transmisi kendaraan yang pengoperasiannya dilakukan secara otomatis dengan memanfaatkan gaya sentrifugal. Transmisi yang digunakan yaitu transmisi otomatis V belt atau yang dikenal dengan CVT (Continuous Variable Transmission). CVT adalah sistem transmisi daya dari mesin menuju ban belakang menggunakan sabuk yang menghubungkan antara drive pulley dengan driven pulley menggunakan prinsip gaya gesek. Gambar 2.15. Transmisi otomatis (Sumber : Pamungkasaryasepa.blogspot.com) Komponen-komponen transmisi otomatis adalah sebagai berikut: a. Puli Penggerak/ puli primer ( Drive Pulley/ Primary Pulley) Puli primer adalah komponen yang berfungsi mengatur kecepatan sepeda motor berdasar gaya sentrifugal dari roller. b. Dinding luar puli penggerak dan kipas pendingin Dinding luar puli penggerak merupakan komponen puli penggerak tetap. Selain berungsi untuk memperbesar perbandingan rasio di bagian tepi komponen ini TUGAS AKHIR 19
terdapat kipas pendingin yang berfungsi sebagai pendingin ruang CVT agar belt tidak cepat panas dan aus. c. Dinding dalam puli penggerak (movable drive face) Dinding dalam merupakan komponen puli yang bergerak menekan CVT agar diperoleh kecepatan yang diinginkan. d. Bushing/bos puli Komponen ini berfungsi sebagai poros dinding dalam puli agar dinding dalam dapat bergerak mulus sewaktu bergeser. e. 6 buah peluru sentrifugal (roller) Roller adalah bantalan keseimbangan gaya berat yang berguna untuk menekan dinding dalam puli primer sewaktu terjadi putaran tinggi. Prinsip kerja roller, semakin berat rollernya maka dia akan semakin cepat bergerak mendorong movable drive face pada drive pulley sehingga bisa menekan belt ke posisi terkecil. Namun supaya belt dapat tertekan hingga maksimal butuh roller yang beratnya sesuai. Artinya jika roller terlalu ringan maka tidak dapat menekan belt hingga maksimal, efeknya tenaga tengah dan atas akan berkurang. Harus diperhatikan juga jika akan mengganti roller yang lebih berat harus memperhatikan torsi mesin. Sebab jika mengganti roller yang lebih berat bukan berarti lebih responsif. karena roller akan terlempar terlalu cepat sehingga pada saat akselerasi perbandingan rasio antara puli primer dan puli sekunder terlalu besar yang kemudian akan membebani mesin. Jika roller rusak atau aus harus diganti, karena kalau tidak segera diganti penekanan pada dinding dalam puli primer kurang maksimal. Kerusakan atau keausan roller disebabkan karena pada TUGAS AKHIR 20
saat penekanan dinding puli terjadi gesekan antara roller dengan dinding dalam puli primer yang tidak seimbang, sehingga lama-kelamaan terjadi keausan pada roller. f. Plat penahan Komponen ini berfungsi untuk menahan gerakan dinding dalam agar dapat bergeser ke arah luar sewaktu terdorong oleh roller. g. V belt Berfungsi sebagai penghubung putaran dari puli primer ke puli sekunder. Besarnya diameter V-belt bervariasi tergantung pabrikan motornya. Besarnya diameter V-belt biasanya diukur dari dua poros, yaitu poros crankshaft poros primary drive gear shift. V-belt terbuat dari karet dengan kualitas tinggi, sehingga tahan terhadap gesekan dan panas. h. Puli yang digerakkan/ puli sekunder (Driven Pulley/ Secondary Pulley) Puli sekunder adalah komponen yang berfungsi yang berkesinambungan dengan puli primer mengatur kecepatan berdasar besar gaya tarik sabuk yang diperoleh dari puli primer. i. Dinding luar puli sekunder Bagian ini berfungsi menahan sabuk / sebagai lintasan agar sabuk dapat bergerak ke bagian luar. Bagian ini terbuat dari bahan yang ringan dengan bagian permukaan yang halus agar memudahkan belt untuk bergerak. j. Pegas pengembali Pegas pengembali berfungsi untuk mengembalikan posisi puli ke posisi awal yaitu posisi belt terluar. Prinsip kerjanya adalah semakin keras per maka belt dapat TUGAS AKHIR 21
terjaga lebih lama di kondisi paling luar dari driven pulley. Namun kesalahan kombinasi antara roller dan per CVT dapat menyebabkan keausan bahkan kerusakan pada sistem CVT. k. Kampas kopling dan rumah kopling Seperti pada umumnya fungsi dari kopling adalah untuk menyalurkan putaran dari putaran puli sekunder menuju gigi reduksi. Cara kerja kopling sentrifugal adalah pada saat putaran stasioner atau (putaran rendah), putaran poros puli sekunder tidak diteruskan ke penggerak roda. Ini terjadi karena rumah kopling bebas (tidak berputar) terhadap kampas, dan pegas pengembali yang terpasang pada poros puli sekunder. Pada saat putaran rendah (stasioner), gaya sentrifugal dari kampas kopling menjadi kecil sehingga sepatu kopling terlepas dari rumah kopling dan tertarik kearah poros puli sekunder akibatnya rumah kopling menjadi bebas. Saat putaran mesin bertambah, gaya sentrifugal semakin besar sehingga mendorong kampas kopling mencapai rumah kopling dimana gayanya lebih besar dari gaya pegas pengembali. l. Dinding dalam puli sekunder Bagian ini memiliki fungsi yang kebalikan dengan dinding luar puli primer yaitu sebagai rel agar sabuk dapat bergerak ke posisi paling dalam puli sekunder. m. Torsi cam Apabila mesin membutuhkan membutuhkan torsi yang lebih atau bertemu jalan yang menanjak maka beban di roda belakang meningkat dan kecepatannya menurun. Dalam kondisi seperti ini posisi belt akan kembali seperti semula, TUGAS AKHIR 22
seperti pada keadaan diam. Drive pulley akan membuka sehingga dudukan belt membesar, sehingga kecepatan turun saat inilah torsi cam bekerja. Torsi cam ini akan menahan pergerakan driven pulley agar tidak langsung menutup. Jadi kecepatan tidak langsung jatuh. n. Gigi reduksi Komponen ini berfungsi untuk mengurangi kecepatan putaran yang diperoleh dari cvt agar dapat melipat gandakan tenaga yang akan dikirim ke poros roda. Pada gigi reduksi jenis dari roda gigi yang digunakan adalah jenis roda gigi helical yang bentuknya miring terhadap poros. 2.5. Sistem Bahan Bakar Secara umum sistem bahan bakar pada sepeda motor berfungsi untuk menyediakan bahan bakar, melakukan proses pencampuran bahan bakar dan udara dengan perbandingan yang tepat, kemudian menyalurkan campuran tersebut ke dalam silinder dalam jumlah volume yang tepat sesuai kebutuhan putaran mesin. Cara untuk melakukan penyaluran bahan bakarnya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sistem penyaluran bahan bakar dengan sendirinya (karena berat gravitasi) dan sistem penyaluran bahan bakar dengan tekanan. Sistem penyaluran bahan bakar dengan sendiri diterapkan pada sepeda motor yang masih menggunakan karburator (sistem bahan bakar konvensional). TUGAS AKHIR 23
Pada sistem ini tidak diperlukan pompa bahan bakar hanya penempatan tangki bahan bakar biasanya lebih tinggi dari karburator, sistem bahan ini umumnya terdiri dari beberapa komponen antara lain yaitu, Tangki bensin, Saringan bensin, selang bensin dan karburator, Pada tangki bensin dilengkapi dengan pengukur tinggi bensin, untuk tipe ini pada karburator dilengkapi kran bensin, apabila keran bensin dibuka maka secara alamiah bensin akan mengalir menuju ke karburator, agar bensin yang masuk ke karburator bersih dari kotoran terlebih dahulu disaring oleh saringan bensin. Komponen-komponen sistem bahan bakar dapat dilihat seperti gambar dibawah ini. Gambar 2.16. Komponen sistem bahan bakar ( Sumber : Blkimojokerto.wordpress.com) Sedangkan sistem penyaluran bahan bakar dengan tekanan terdapat pada sepeda motor yang menggunakan sistem bahan bakar injeksi atau EFI (electronic fuel injection), dalam sistem ini, peran karburator yang terdapat pada sistem bahan bakar konvensional diganti oleh injektor yang proses kerjanya dikontrol oleh unit TUGAS AKHIR 24
pengontrol elektronik atau dikenal ECU (electronic control unit) atau kadangkala ECM (electronic/engine control module). 2.6. Sistem Pengapian Pengapian adalah cara untuk memantik ignition yaitu menciptakan percikan api untuk memulai proses pembakaran di dalam silinder yang telah berisi gas dari bahan bakar yang telah tercampur dengan oksigen. Pembakaran yang cepat tesebut menimbulkan ledakan yang menggerakkan piston naik dan turun, demikian seterusnya berulang ulang. Sistem pengapian mesin memiliki fungsi yang vital. Tanpa adanya sistem tersebut mesin sepeda motor tidak akan hidup. Secara umum ada dua jenis sistem pengapian yaitu : Sistem pengapian dengan menggunakan platina Motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) seperti halnya pada motor penggerak automobile, tenaga diperoleh dengan jalan membakar bahan bakar di dalam silinder. Loncatan bunga api pada busi diperlukan untuk menyalakan campuran udara dan premium yang telah dikompressi oleh torak di dalam silinder. Karena pada motor premium proses pembakaran diawali oleh loncatan bunga api yang bertegangan tinggi pada ujung elektroda busi, maka diperlukan sistem pengapian untuk menghasilkan tegangan tinggi tersebut. Pada sistem pengapian, tegangan 12 volt dari baterai tidak langsung menghasilkan induksi tegangan tinggi, untuk itu sistem pengapian dilengkapi TUGAS AKHIR 25
dengan alat pemutus arus primer (platina dan kondensator) dan koil pengapian, sehingga tegangan output koil menjadi naik. Sistem pengapian dengan menggunakan CDI Sistem pengapian yang digunakan pada sepeda motor dengan menggunakan sistem pengapian CDI (Capasito Discharge Ignition) Sistem pengapian ini terdiri dari beberapa komponen utama yaitu Baterai, Unit CDI, koil pulsa (pick up coil), koil pengapian, dan busi. Baterai befungsi sebagai sumber arus dan koil pulsa berfungsi sebagai pemberi sinyal ke unit CDI serta mengatur waktu pengapian, unit CDI berfungsi sebagai penyalur dan pemutus arus sedangkan koil pengapian berfungsi untuk menghasilkan tegangan tinggi yang kemudian menghasilkan bunga api listrik pada busi. Sistem pengapian dengan menggunakan CDI dibagi menjadi dua yaitu : a. Sistem pengapian AC (alternating current) Sistem AC atau yang disebut juga sepul memakai sumber arus bolak-balik untuk meneruskan sinyal ke CDI, komponen sistem AC terdiri dari pembangkit tegangan AC, yaitu magnet, dan sepul. Kemudian pembangkit pulsa pengapian (pulser), CDI, koil, dan busi, tegangan voltase yang mampu dihasilkan sistem AC mencapai 400 volt pada putaran mesin tinggi. Sedangkan tegangan minimumnya berada pada kisaran 100 volt. Metode kerjanya adalah tegangan dari sepul diteruskan langsung menuju CDI. TUGAS AKHIR 26
Di dalam komponen ini, arus bolak-balik tersebut dijadikan searah oleh diode. Selanjutnya arus searah itu disimpan di dalam kapasitor, setelah mendapat masukan dari pulser, arus dalam kapasitor dialirkan ke koil, dari koil arus diteruskan ke busi yang menghasilkan percikan bunga api untuk memicu proses pembakaran. Kinerja sistem AC sangat tergantung pada putaran mesin, semakin tinggi rpm, output yang dihasilkan semakin besar, sistem pengapian AC mampu menciptakan tenaga cukup besar di putaran atas, sebaliknya kurang bertenaga di putaran bawah. b. Sistem pengapian DC (direct current) Berbeda dengan sistem AC yang mengandalkan spul, sistem DC tergantung pada kinerja aki, karena sumber arusnya berbeda, maka CDI yang dipakai memiliki teknologi lebih rumit. Di dalam komponen CDI ada rangkaian step-up DC to AC. Peralatan ini berfungsi untuk menaikkan tegangan DC aki 12 volt menjadi 400 volt, karena itu, sepeda motor yang sistem pengapiannya AC tidak bisa menggunakan komponen CDI tipe DC. Begitu pula sebaliknya, cara kerja sistem pengapian DC : Arus dari baterai masuk ke trasformer kemudian diputus-putus oleh swich circuit untuk memperbesar tegangan dari baterai. Tegangan tinggi dari transformer di searahkan oleh diode, kemudian masuk ke SCR sehingga SCR menjadi aktif (on), dan juga disimpan dalam kapasitor. TUGAS AKHIR 27
Arus dari kapasitor juga mengalir ke primer koil kemudian ke massa sehingga timbul medan magnet pada inti koil. Ketika pick-up melewati pulser, pulser mengeluarkan tegangan dan masuk ke Ignition Timing Control Circuit yang menentukan saat pengapian dengan mengirim pulsa (arus) ke SCR. Kemudian gate SCR membuka sehingga membuang muatan ke massa. Terjadi perubahan medan magnet pada koil sehingga menghasilkan induksi tegangan tinggi pada kumparan sekunder yang menghasilkan loncatan bunga api listrik pada busi. 2.7. Syarat-syarat Pengapian Tiga elemen berkiut sangat penting untuk opersi engine yang efektif : Tekanan kompresi tinggi Saat pengapain yang tepat Campuran udara yang baik Fungsi dasar pengapian adalah untuk menyebatkan bunga api yang dapat membakar campuran bahan bakar dan udara di dalam selinder oleh karena itu syarat berikut harus terpenuhi. Bunga api yang kuat Saat campuran bahan bakar dan udara di kompresikan di dalam selinder sangat sulit bagi bunga api untuk melewati udara, ini disebabkan karena udara mempunyai tahanan listrik yang cukup kuat pada saat di TUGAS AKHIR 28
kompresikan. Dengan alasan ini maka di butuhkan bunga api yang kuat agar mampu melewati tahanan. Saat pengapian yang tepat Untuk memperoleh pembakaran yang sempurna di butuhkan alat tambahan yang dapat merubah rubah saat pengapian sesuai dengan RPM dan beban mesin. Ketahanan yang cukup Apabila sistem pengapian tidak berkerja, maka mesin akan mati. Oleh karna itu sistem pengapian harus mampu tahan terhadap goncangan dan panas yang di akibatkan oleh mesin 2.8. Pengertian CDI CDI adalah sistem pengapian pada mesin pembakaran dalam dengan memanfaatkan energi yang disimpan didalam kapasitor yang digunakan untuk menghasilkan tegangan tinggi ke koil pengapian sehingga dengan output tegangan tinggi koil akan menghasilkan spark di busi. Besarnya energi yang tersimpan didalam kapasitor inilah yang sangat menentukan seberapa kuat spark dari busi untuk memantik campuran gas di dalam ruang bakar. Semakin besar energi yang tersimpan didalam kapasitor maka semakin kuat spark yang dihasilkan di busi untuk memantik campuran gas bakar dengan catatan diukur pada penggunaan koil yang sama. Energi TUGAS AKHIR 29
yang besar juga akan memudahkan spark menembus kompresi yang tinggi ataupun campuran gas bakar yang banyak akibat dari pembukaan throttle yang lebih besar. Gambar 2.17. Skema CDI (Sumber : Crustyquinns.com) Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa CDI yang kita pasang untuk pengapian sangat berpengaruh pada performa kendaraan. Hal ini disebabkan karena dengan penggunaan pengapian yang baik maka pembakaran didalam ruang bakar akan tuntas dan sempurna sehingga panas yang dihasilkan dari pembakaran akan optimal. panas sangat berpengaruh karena design dari mesin bakar itu sendiri, yaitu mengubah energi kimia menjadi energi panas untuk kemudian diubah menjadi energi gerak. Semakin panas hasil pembakaran di ruang bakar artinya semakin besar ledakan yang dihasilkan dari campuran gas di ruang bakar sehingga menghasilkan energi gerak yang besar pula di mesin. Panas disini adalah panas yang dihasilkan murni dari ledakan campuran gas bakar, bukan karena gesekan antar komponen didalam ruang bakar. Dengan kata lain panas yang dimaksudkan TUGAS AKHIR 30
adalah panas ideal yang dapat dihasilkan dari pembakaran campuran gas bakar dengan energi dari sistem pengapian yang digunakan. 2.9. Fungsi CDI CDI (Capacitor Discharge Ignition) berfungsi mengatur pengapian secara elektronik, ketika putaran rendah, waktu pengapian dekat TMA (Titik Mati Atas), begitu rpm tinggi, waktu pengapian dimajukan atau lebih awal. Mengandalkan rangkaian dari kapasitor, dioda dan SCR (Silicon Controlled Switch), sensor waktu, pengapian CDI mengandalkan pulser (pick-up coil). Pulser ini memberi sinyal berdasarkan putaran magnet, Sinyal itu dikirim ke CDI, yang kemudian memerintahkan busi menembak, Dengan demikian, tidak ada proses sentuhan mekanik. Sehingga tidak perlu penyetelan ulang, dalam CDI, sinyal pulser diterima dioda penyearah arus, lalu dicekal resistor dan diterima beberapa kapasitor, sebelum dilepas ke koil yang kemudian menyetrum busi. 2.10. Tipe CDI 2.10.1. CDI-AC (Alternating Current) Gambar 2.18. CDI-AC (Sumber : Suzuki) TUGAS AKHIR 31
Cara kerja sistem pengapian CDI-AC, pada saat magnet berputar akan menghasilkan tegangan AC dalam bentuk induksi listrik yang berasal dari kumparan atau biasa di sebut spool, Arus listrik akan dikirimkan ke CDI dengan tegangan antara 100-400 volt, tergantung putaran mesin, selanjutnya arus bolakbalik (AC) yang berasal kumparan di jadikan arus searah (DC) oleh diode dan disimpan di kapasitor pada CDI unit, Kapasitor tidak akan melepas arus sebelum komponen yang bertugas menjadi pintu SCR bekerja, bekerjanya SCR apabila telah mendapatkan sinyal pulsa dari kumparan atau pulser CDI (Pulse generator) yang menandakan saatnya pengapian, dengan berfungsinya SCR tersebut, menyebabkan kapasitor melepaskan arus (discharge) dengan cepat, kemudian arus mengalir ke kumparan primer koil pengapian dengan tegangan 100-400 volt, kemudian terjadi induksi dalam kumparan sekunder dengan tegangan sebesar 15 KV sampai 20 KV. Tegangan tinggi tersebut selanjutnya mengalir ke busi dalam bentuk loncatan bunga api yang akan membakar campuran bensin dan udara dalam ruang bakar, Pemajuan saat pengapian terjadi secara otomatis yaitu saat pengapian dimajukan bersama dengan bertambahnya tegangan pulser (pulse generator) akibat kecepatan putaran mesin motor. TUGAS AKHIR 32
2.10.2. CDI-DC (Direct Current) Gambar 2.19. Skema pengapian CDI-AC (Sumber : catatansolihin.tk) Gambar 2.20. CDI-DC (Sumber : BRT Racing) TUGAS AKHIR 33
Cara kerja sistem pengapian CDI-DC, Sistem pengapian CDI-DC hampir sama cara kerjanya dengan sistem pengapian CDI-AC, tetapi pada sistem pengapian CDI-DC tegangan sumbernya berasal dari bateray atau AKI (accu), bateray memberikan suplai tegangan 12V ke sebuah inverter ( bagian dari unit CDI ), Kemudian inverter akan menaikkan tegangan menjadi sekitar 350V, tegangan 350V ini selanjutnya akan mengisi kondensor/kapasitor, dan arus baru akan dilepaskan ke koil jika telah ada perintah dari pulser CDI. Keunggulan dari CDI-DC adalah tegangan sumbernya stabil karena berasal dari baterai (aki), berbeda dengan pengapian sistem CDI-AC yang tegangannya naik turun ikut putaran mesin. Gambar 2.21. Skema pengapian CDI-DC (Sumber : Projoelektro.blogspot.com) TUGAS AKHIR 34
2.11. Fenomena Pembakaran 2.11.1. Pembakaran Normal Pembakaran normal terjadi bila bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan bunga api pada busi, kemudian api membakar gas bakar yang berada di sekitarnya sehingga semua partikelnya terbakar habis. Di dalam pembakaran normal, pembagian nyala api terjadi merata di seluruh bagian. Pada keadaan yang sebenarnya pembakaran bersifat komplek, yang mana berlangsung pada beberapa phase. Dengan timbulnya energi panas, maka tekanan dan temperatur naik secara mendadak, sehingga piston terdorong menuju TMB. Pembakaran normal pada motor bensin dapat ditunjukkan pada (gambar 2.14) dibawah sebagai berikut : Gambar 2.22.Pembakaran campuran udara-bensin dan tekanan perubahan slinder (Sumber : Makalahtentang.wordpress.com) TUGAS AKHIR 35
Gambar grafik diatas dengan jelas memperlihatkan hubungan antara tekanan dan sudut engkol, mulai dari penyalaan sampai akhir pembakaran. Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, busi memberikan percikan bunga api sehingga mulai terjadi pembakaran, sedangkan lonjakan tekanan dan temperatur mulai point 2, sesaat sebelum piston mencapai TMA, dan pembakaran point 3 sesaat sesudah piston mencapai TMA. 2.11.2. Pembakaran Tidak Normal Pembakaran tidak normal terjadi bila bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak terbakar bersamaan pada saat dan keadaan yang dikehendaki. Pembakaran tidak normal dapat menimbulkan detonasi (knocking) yang memungkinkan timbulnya gangguan dan kesulitan-kesulitan pada motor bakar bensin. Fenomena-fenomena yang menyertai pembakaran tidak sempurna, diantaranya : Detonasi Seperti telah diterangkan sebelumnya, pada peristiwa pembakaran normal api menyebar keseluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi berfungsi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal ini gas baru yang belum terbakar terdesak oleh gas yang sudah terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik sampai mencapai keadaan hampir terbakar. Jika pada saat ini gas tadi terbakar dengan sendirinya, maka akan timbul ledakan TUGAS AKHIR 36
(detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking noise). 2.12. Performa Mesin Performa adalah proses yang dilakukan dan hasil yang dicapai oleh suatu mesin, untuk menghasilkan sebuah tenaga atau power yang maksimal. Untuk tercapainya performa mesin yang maksimal dan stabil diharuskan mencari beberapa bagian tertentu, bagian-bagian tersebut diantaranya adalah : 2.12.1. Torsi Torsi adalah satuan gaya ayun atau momen (gaya yang memiliki besar dan titik acuan putar), semakin besar torsi maksimum yang bisa dihasilkan oleh mesin kendaraan, maka mesin semakin kuat memberikan gaya ayun yang digunakan untuk menggerakkan mesin. Secara umum, semakin besar torsi maksimum yang bisa dihasilkan, maka kemampuan untuk berakselerasi akan semakin baik. 2.12.2.Daya Tenaga atau daya adalah kemampuan untuk melakukan kerja yang dinyatakan dalam satuan Nm/s, Watt, ataupun HP, menurut sejarah besarnya satuan 1 HP (horse power) pertama kali dinyatakan sebagai setara dengan kemampuan seekor kuda menarik beban 366 pound dengan kecepatan 1 foot per second. semakin besar daya maksimum yang bisa dicapai oleh mesin kendaraan, maka semakin besar kemampuan mesin tersebut dalam TUGAS AKHIR 37
memberikan putaran yang tinggi untuk disalurkan dalam menggerakkan kendaran. Secara umum, semakin besar daya maksimum yang bisa diraih, maka kecepatan maksimum (top speed) akan semakin tinggi (dengan asumsi faktor transmisi, bobot kendaraa, dan banyak lagi diabaikan). 2.13. Parameter prestasi Mesin Karakteristik untuk kerja suatu motor bakar torak dinyatakan dalam beberapa parameter diantaranya adalah laju konsumsi bahan bakar, konsumsi bahan bakar spesifik, daya dan torsi yang dikeluarkan mesin. Berikut tampilan rumus-rumus dari beberapa parameter yang digunakan dalam menentukan untuk kerja motor bakar torak: 2.13.1. Brake Horse Power (daya) 2. nt. Daya( BHP) ( Hp)...(2.1) 60.75 Dimana : BHP : Daya keluaran mesin (Hp) T n : Torsi keluaran mesin (Kgf.m) : Putaran mesin (rpm) TUGAS AKHIR 38
2.13.2. Torsi T BHP.60.75 ( Kgf. m)...(2.2) 2. n Dimana : T : Torsi (Kgf.m) BHP : Daya keluaran mesin (Hp) n : Putaran Mesin 2.13.3. Laju konsumsi bahan bakar Mf 100 pbb x 3,6 (kg/jam)...(2.3) t Dimana : T : waktu konsumsi bahan bakar setiap 100 ml (s) Pbb : Massa jenis bahan bakar (gr/cm³) 0,72-0,75 gr/cm³ untuk premium TUGAS AKHIR 39
2.13.4. Konsumsi Bahan Bakar Spesifik Dalam penguian mesin konsumsi bahan bakar diukur sebagai laju aliran massa bahan bakar per unit waktu (mf). Konsumsi bahan bakar spesifik fuel consumption (SFC) adalah laju aliran bahan bakar per satuan daya. pengukuran ini dilakukan untuk mengetahui bagaimana effisiensi mesin dalam mengunakan bahan bakar untuk menghasilkan daya. Mf SFC...(2.4) Pb Dimana : SFC Mf Pb : Konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kw) : massa bahan bakar (kg/jam) : daya (kw) TUGAS AKHIR 40