4 BAB II DASAR TEORI 2.1 Motor Bakar 2.2.1 Kerja Mesin 4-Langkah Gbr. 2.1 diagram skema sederhana yang menjelaskan kerjanya motor Otto 4- langkah. 1. Langkah Pemasukan Gambar 2.1 Cara kerja motor bensin 4-langkah Sumber : Soenarta, 2002 Katup masuk terbuka dan torak bergerak dari batas atas (dinamakan titik mati atas: TMA) menuju ke batas bawah (dinamakan titik mati bawah: TMB) maka campuran udara bahan bakar mengalir masuk ke dalam silinder. 2. Langkah Kompresi Katup masuk tertutup dan torak bergerak menekan campuran udara dan bahan bakar yang menimbulkan tekanan. Sewaktu torak mendekat pada TMA, ditimbulkan percikan api listrik yang dihasilkan oleh busi dengan dua ujung elektrodanya. Percikan api listrik ini membakar campuran udara dan bahan bakar sehingga terjadi pembakaran. 3. Langkah Ekspansi Campuran udara dan bakar yang terbakar berturutan menimbulkan tekanan yang lama kelamaan menjadi maksimum. Tekanan maksimum ini menekan
5 torak ke bawah dan baik tekanan maupun suhu dari gas pembakaran mulai berkurang. Gaya gerak yang ditimbulkan oleh gerakan torak ini diteruskan kepada poros engkol melalui tangkai torak dan engkol dan dengan demikian poros engkol dipaksa untuk berputar mengatasi tahanan geseran. 4. Langkah Pembuangan Katup buang terbuka dan gas sisa pembakaran ditekan keluar oleh torak yang bergerak ke atas dan dengan demikian selanjutnya dimulai lagi langkah pemasukan untuk siklus berikutnya. Bagian motor pembakaran yang terdiri dari torak, tangkai torak, engkol dan poros engkol dinamakan mekanisme engkol. Besarnya sudut poros engkol menentukan kedudukan torak dan besarnya isi silinder. Mekanisme penggerak katup masuk dan katup buang juga dilakukan mekanisme poros engkol melalui susunan roda gigi. Dengan demikian semua gerakan yang dilakukan oleh bagian-bagian dari motor ditentukan oleh besar kecilnya sudut poros engkol. Isi silinder yang dipengaruhi oleh gerakan torak waktu torak bergerak dari TMA ke TMB juga disebut isi langkah. Daya yang dihasilkan oleh motor pembakaran ini secara langsung tergantung dari isi silinder ini. Hal ini disebabkan jumlah panas yang dihasilkan dari pembakaran campuran gas tergantung dari jumlah campuran udara dan bahan bakar yang dapat dialirkan ke dalam silinder tiap siklusnya. Isi silinder ini merupakan nilai yang sangat penting dalam spesifikasi motor pembakaran dan sangat menentukan. Misalnya motor pembakaran 250 cc atau 1,5 liter dan lain sebagainya. 2.2.2 Reaksi Kimia pada Pembakaran Dalam proses pembakaran maka tiap macam bahan bakar selalu membutuhkan jumlah udara tertentu agar bahan bakar tadi dapat dibakar secara sempurna. Sebagai contoh kalau bahan bakarnya bensin, maka untuk dapat membakar sempurna dibutuhkan udara kira-kira 15 kali berat bahan bakarnya atau kira-kira 60 kali isinya kalau bahan bakar tadi menjadi gas. Ini dapat ditelusuri dari persamaan kimia pada pembakaran isoktan (C 8 H 18 ).
6 C 8 H 18 + 12,5O 2 + 47N 2 8CO 2 + 9H 2 O + 47N 2 + kalor 1 mol udara 59,5 mol gas terbakar 64 mol 1212 kcal 114 g 1716 g 1830 g Gambaran ini didapat dari berat atom C, H, O, dan N. Volume gasnya juga dapat dihitung dari volume tiap mol pada suhu dan tekanan normal yang besarnya 22.4 liter. Tiap liter dari campuran gas itu menghasilkan panas kira-kira 0.9 kcal, produk nilai panas ini dengan efisiensi thermis merupakan daya satu liter dari motor Otto tersebut. Dalam praktek nilai ini hampir sama dengan bahan bakar alkohol. Di lain pihak 1 gram bensin menghasilkan panas 10.6 kcal, dengan demikian bensin 1 liter yang beratnya kira-kira 740 g menghasilkan 7850 kcal. Minyak disel (b.j. 825 g/liter) agak lebih murah harganya menghasilkan lebih banyak panas (10.4 kcal/g atau 8600 kcal/liter). Gambaran untuk ethylalkohol lebih kecil kira-kira 6.6 kcal/g dan 5.100 kcal/liter. Perbandingan udara dan bahan bakar seperti dijelaskan diatas adalah perbandingan teoritis atau perbandingan campuran stoichiometris. Biasanya perbandingan ini ditentukan dengan beratnya. Contoh untuk bensin 14,8-15:1 Untuk minyak disel 14,3-16,6:1 Untuk alkohol 9:1 Reaksi pembakaran pada alkohol, C2H5OH + 3O2 + 11,28N2 2CO2 + 3H2O + 47N2 + kalor 1 mol 14,28 mol udara 16,28 mol gas terbakar 303,6 kcal 46 g 411,84 g 457,84 g Kita menentukan kelebihan sebagai perbandingan berapa banyak udara yang harus disediakan terhadap udara yang dibutuhkan secara teoritis. Notasinya λ. Dan sebaliknya kita menentukan perbandingan jumlah bahan bakar yang dibutuhkan dalam perbandingan teoritis. Notasi yang dipakai adalah Φ. Misalnya λ = 1,2 atau Φ = 0,83 menunjukkan bahwa udara yang direncanakan adalah 20% lebih dari perbandingan teoritis sedangkan bahan bakar yang diperhitungkan adalah 17% lebih kecil dari perbandingan teoritis. Ini dinamakan juga campuran kurus dibandingkan dengan kebalikannya campuran gemuk.
7 2.2 Prestasi Motor Pembakaran 2.2.1 Torsi dan Daya Seperti yang telah dijelaskan, pembakaran mulai kalau udara atau campuran bahan bakar telah ditekan oleh torak dan menghasilkan gas dengan tekanan dan temperatur tinggi. Gas yang bertekanan tinggi ini mendorong torak sehingga mesin akan berputar. Usaha dan daya ditentukan sbagai berikut: Usaha = gaya (tekanan gas x luas penampang torak) x jarak gerak = momen torsi x sudut torsi Gbr. 2.2 menunjukkan usaha yang dihubungkan dengan momen torsi. Kita pertimbangkan menaikkan beban W dengan pulley. Dalam hal ini momen torsinya WR. Sedangkan jarak gerak x = Rθ, besar usahanya Wx = T θ. Torsi, T = w.r... (2.1) Dimana, T = Torsi (Nm) w = berat beban (N) R = jari-jari pulley (m) Gambar 2.2 Torsi dan Usaha Sumber : Soenarta, 2002 Daya adalah kecepatan usaha, artinya usaha per satuan waktu. Daya yang diukur biasanya dalam bentuk Break Horse Power (BHP). Daya, BHP = 2.π.T.n/60... (2.2)
8 Dimana, BHP T n = Daya (watt) = Torsi (Nm) = putaran mesin (rpm) Torak yang didorong oleh gas membuat usaha. Baik tekanan maupun suhunya akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi usaha mekanis, konsumsi energi panas ditunjukkan langsung oleh turunnya suhu. Kalau toraknya tidak mendapatkan hambatan, dan tidak menghasilkan usaha suhu gas tidak akan berubah meskipun tekanannya turun. 2.2.2 Dasar Penggunaan Bahan Bakar Salah satu parameter penting dalam mempertimbangkan performansi suatu mesin adalah konsumsi bahan bakarnya (Fuel Consumption). Besarnya konsumsi bahan bakar adalah jumlah berat bahan bakar yang dihabiskan dalam satu satuan waktu ditentukan dengan persamaan sebagai berikut. FC = mbb/t... (2.3) Dimana, FC = konsumsi bahan bakar (kg/jam) mbb = massa bahan bakar (kg) t = waktu (jam) Dasar penggunaan bahan bakar seperti diatas tidak relevan untuk menunjukkan performansi suatu mesin karena kebutuhan bahan bakar akan berbeda sesuai dengan besarnya daya yang dihasilkan. Untuk itu harus dihitung besarnya konsumsi bahan bakar yang spesifik terhadap daya yang dihasilkan, Spesifik Fuel Consumption (SFC). Jika SFC ditentukan dengan memperhitungkan besarnya BHP, maka akan diperoleh Break Spesifik Fuel Consumption (BSFC) yang dapat dihitung berdasarkan persamaan berikut. BSFC = FC/BHP...(2.4) Dimana, BSFC = konsumsi bahan bakar spesifik (kg/kw.jam) FC = konsumsi bahan bakar (kg/jam) BHP = break horse power (kw)
9 2.2.3 Pembakaran pada Motor Bakar 1. Knocking Pada motor bensin dengan perbandingan kompresi yang tinggi, efisiensi dan hasil yang tinggi akan cenderung menghasilkan knock. Karena itu perbandingan kompresi tidak boleh melebihi 7:1, lebih-lebih pada motor pendinginan udara. Kita dapat melihat bagaimana terjadinya knock pada motor pembakaran. Api yang ditimbulkan oleh busi mengakibatkan pembakaran yang cepat di dekat busi. Bagian yang telah terbakar suhunya naik dan karena ekspansinya maka sisa bahan bakar yang belum terbakar akan didesak olehnya dan suhunya naik tinggi sekali sehingga sisi bahan bakar terbakar dengan sendirinya. Bila semua campuran bahan bakar udara yang belum terbakar ini tiba-tiba terbakar maka akan terjadi kenaikan tekanan yang tiba-tiba sehingga akan menghasilkan suara knocking (pukulan). Bila ini terjadi, banyak panas yang hilang sedangkan suhu torak dan katup buang menjadi naik dan suara knocking akan menjadi lebih keras. Akibatnya hasil menjadi berkurang dan kemungkinan torak akan mencair (meleleh). Knocking akan mempercepat keausan silinder dan cincin torak. Kemungkinan-kemungkinan penyebab terjadinya knocking adalah: Perbandingan kompresi terlalu tinggi sehingga suhu dan tekanan dari campuran udara dan bahan bakar cukup tinggi untuk dapat menyala dengan sendirinya. Suhu dan tekanan campuran bahan bakar dan udara terlalu tinggi disebabkan pengisian yang terlalau banyak (super charging). Kualitas bahan bakar. Angka oktan yang rendah akan cenderung meningkatkan knocking. Untuk auto mobil digunakan bahan bakar bensin dengan angka oktan 88-93 atau kerosin dengan angka oktan 30-50. Bentuk ruang bakar. Ruang bakar yang kompak lebih disukai. Ruang bakar yang datar dan lebar pada motor pembakaran dengan katup sisi. Penyalaan spontan cenderung meningkatkan terjadinya knocking karena penyebaran api. Pada motor pendinginan udara kebanyakan cendurung terjadinya knock dibandingkan dengan motor pendinginan air, karena pendinginannya kurang baik.
10 Bila gas diputar di dalam ruang bakar dan proses pembakaran dipercepat maka kemungkinan besar akan terjadi pembakaran yang normal dan sempurna. Knocking tidak akan terjadi dalam kasus seperti ini. Pada kecepatan rendah dan beban berat, knocking cenderung akan terjadi karena suhu menjadi tinggi dan gas tidak cukup berputar atau bergerak. Campuran yang kurus akan terbakar dengan lambat sehingga cenderung terjadinya knocking. 2. Preignition Isolator porselen atau elektrode tengah dari busi, sebagian dari katup buang, endapan karbon pada tempat-tempat tertentu mungkin mencapai suhu sampai 900 C. jika hal ini terjadi, campuran udara bahan bakar dapat terbakar dengan sendirinya sebelum terjadinya loncatan bunga api dari busi. Peristiwa ini disebut preignition. Preignition kadang-kadang terjadi lebih awal yaitu sebelum katup masuk tertutup sehingga api dapat masuk dan membakar campuran bahan bakar udara yang terdapat dalam saluran masuk sehingga menimbulkan suara ledakan yang keras. Peristiwa ini disebut back firing. Ada juga peristiwa yang disebut after firing. Peristiwa ini dapat diuraikan sebagai berikut: Pada saat katup throttle terbuka sebagian sedangkan campuran udara bahan bakar agak kurus, konsentrasi rata-rata bahan bakar tidak cukup untuk membakar dan menyebabkan bunga api tidak dapat menyalakan campuran tersebut sehingga menghasilkan gas bekas yang terlalu banyak. Setelah gagal terbakar dalam beberapa siklus, akhirnya campuran akan terbakar dan jumlah gas bekas berkurang. Tapi bila campuran terlalu lambat baru terbakar, maka gas bekas dengan suhu tinggi akan keluar dan menyalakan sejumlah campuran udara bahan bakar yang belum sempat terbakar yang berada dalam pipa buang sehingga menimbulkan ledakan. Kejadian inilah yang disebut after firing. Kadang-kadang motor dapat hidup terus sekalipun kunci kontak telah dimatikan. Peristiwa ini disebut run on. Dan ini sering terjadi bila kompresi dan suhu naik sangat tinggi di dalam ruang bakar yang mengandung endapan karbon.
11 2.3 Sistem Bahan Bakar Injeksi (EFI) Sistem bahan bakar tipe injeksi merupakan langkah inovasi yang sedang dikembangkan untuk diterapkan pada sepeda motor. Tipe injeksi sebenarnya sudah mulai diterapkan pada sepeda motor dalam jumlah terbatas pada tahun 1980-an, dimulai dari sistem injeksi mekanis kemudian berkembang menjadi sistem injeksi elektronis. Sistem injeksi mekanis disebut juga sistem injeksi kontinyu (K-Jetronic) karena injector menyemprotkan secara terus menerus ke setiap saluran masuk (intake manifold). Sedangkan sistem injeksi elektronis atau yang lebih dikenal dengan Electronic Fuel Injection (EFI), volume dan waktu penyemprotannya dilakukan secara elektronik. Sistem EFI kadang disebut juga dengan EGI (Electronic Gasoline Injection), EPI (Electronic Petrol Injection), PGM-FI (Programmed Fuel Injenction) dan Engine Management. Penggunaan sistem bahan bakar injeksi pada sepeda motor komersil di Indonesia sudah mulai dikembangkan. Salah satu contohnya adalah pada salah satu tipe yang diproduksi Astra Honda Motor, yaitu pada Supra X 125. Istilah sistem EFI pada Honda adalah PGM-FI (Programmed Fuel Injection) atau sistem bahan bakar yang telah terprogram. Secara umum, penggantian sistem bahan bakar konvensional ke sistem EFI dimaksudkan agar dapat meningkatkan unjuk kerja dan tenaga mesin (power) yang lebih baik, akselarasi yang lebih stabil pada setiap putaran mesin, pemakaian bahan bakar yang ekonomis (irit), dan menghasilkan kandungan racun (emisi) gas buang yang lebih sedikit sehingga bisa lebih ramah terhadap lingkungan. Selain itu, kelebihan dari mesin dengan bahan bakar tipe injeksi ini adalah lebih mudah dihidupkan pada saat lama tidak digunakan, serta tidak terpengaruh pada temperatur di lingkungannya. 2.3.1 Prinsip Kerja Sistem EFI Istilah sistem injeksi bahan bakar (EFI) dapat digambarkan sebagai suatu sistem yang menyalurkan bahan bakarnya dengan menggunakan pompa pada tekanan tertentu untuk mencampurnya dengan udara yang masuk ke ruang bakar. Pada sistem EFI dengan mesin berbahan bakar bensin, pada umumnya proses penginjeksian bahan bakar terjadi di bagian ujung intake manifold/manifold masuk sebelum inlet valve (katup/klep masuk). Pada saat inlet valve terbuka, yaitu pada langkah hisap, udara yang masuk ke ruang bakar sudah bercampur dengan bahan bakar.
12 Secara ideal, sistem EFI harus dapat mensuplai sejumlah bahan bakar yang disemprotkan agar dapat bercampur dengan udara dalam perbandingan campuran yang tepat sesuai kondisi putaran dan beban mesin, kondisi suhu kerja mesin dan suhu atmosfer saat itu. Sistem harus dapat mensuplai jumlah bahan bakar yang bervariasi, agar perubahan kondisi operasi kerja mesin tersebut dapat dicapai dengan unjuk kerja mesin yang tetap optimal. 2.3.2 Konstruksi Dasar Sistem EFI Secara umum, konstruksi sistem EFI dapat dibagi menjadi tiga bagian/sistem utama, yaitu; a) sistem bahan bakar (fuel system), b) sistem kontrol elektronik (electronic control system), dan c) sistem induksi/pemasukan udara (air induction system). Ketiga sistem utama ini akan dibahas satu persatu di bawah ini. Jumlah komponen-komponen yang terdapat pada sistem EFI bisa berbeda pada setiap jenis sepeda motor. Semakin lengkap komponen sistem EFI yang digunakan, tentu kerja sistem EFI akan lebih baik sehingga bisa menghasilkan unjuk kerja mesin yang lebih optimal pula. Dengan semakin lengkapnya komponen-komponen sistem EFI (misalnya sensor-sensor), maka pengaturan koreksi yang diperlukan untuk mengatur perbandingan bahan bakar dan udara yang sesuai dengan kondisi kerja mesin akan semakin sempurna. Gambar di bawah ini memperlihatkan contoh skema rangkaian sistem EFI pada Yamaha GTS1000 dan penempatan komponen sistem EFI pada Honda Supra X 125. Gambar 2.3 Skema rangkaian sistem EFI Yamaha GTS1000 Sumber: Jama, 2008
13 Keterangan nomor pada gambar 2.3: 1. Fuel rail/delivery pipe (pipa pembagi) 2. Pressure regulator (pengatur tekanan) 3. Injector (nozel penyemprot bahan bakar) 4. Air box (saringan udara) 5. Air temperature sensor (sensor suhu udara) 6. Throttle body butterfly (katup throttle) 7. Fast idle system 8. Throttle position sensor (sensor posisi throttle) 9. Engine/coolant temperature sensor (sensor suhu air pendingin) 10. Crankshaft position sensor (sensor posisi poros engkol) 11. Camshaft position sensor (sensor posisi poros nok) 12. Oxygen (lambda) sensor 13. Catalytic converter 14. Intake air pressure sensor (sensor tekanan udara masuk) 15. ECU (Electronic control unit) 16. Ignition coil (koil pengapian) 17. Atmospheric pressure sensor (sensor tekanan udara atmosfir) Gambar 2.4 Komponen sistem EFI pada sepeda motor Honda Supra X 125 Sumber: Jama, 2008
14 a. Sistem Bahan Bakar Komponen-komponen yang digunakan untuk menyalurkan bahan bakar ke mesin terdiri dari tangki bahan bakar (fuel tank), pompa bahan bakar (fuel pump), saringan bahan bakar (fuel filter), pipa/slang penyalur (pembagi), pengatur tekanan bahan bakar (fuel pressure regulator), dan injektor/penyemprot bahan bakar. Sistem bahan bakar ini berfungsi untuk menyimpan, membersihkan, menyalurkan dan menyemprotkan /menginjeksikan bahan bakar. Gambar 2.5 Komponen sistem bahan bakar pada sistem EFI Honda Supra X 125 Sumber: Jama, 2008 Adapun fungsi masing-masing komponen pada sistem bahan bakar tersebut adalah sebagai berikut: 1) Fuel suction filter; menyaring kotoran agar tidak terisap pompa bahan bakar. 2) Fuel pump module; memompa dan mengalirkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke injektor. Penyaluran bahan bakarnya harus lebih banyak dibandingkan dengan kebutuhan mesin supaya tekanan dalam sistem bahan bakar bisa dipertahankan setiap waktu walaupun kondisi mesin berubah-ubah. 3) Fuel pressure regulator; mengatur tekanan bahan bakar di dalam sistem aliran bahan bakar agar tetap/konstan. Contohnya pada Honda Supra X 125 PGM-FI tekanan dipertahankan pada 294 kpa (3,0 kgf/cm2, 43 psi). Bila bahan bakar yang dipompa menuju injektor terlalu besar (tekanan bahan bakar melebihi 294 kpa (3,0 kgf/cm2, 43 psi)) pressure regulator mengembalikan bahan bakar ke dalam tangki.
15 4) Fuel feed hose; slang untuk mengalirkan bahan bakar dari tangki menuju injektor. Slang dirancang harus tahan tekanan bahan bakar akibat dipompa dengan tekanan minimal sebesar tekanan yang dihasilkan oleh pompa. 5) Fuel Injector; menyemprotkan bahan bakar ke saluran masuk (intake manifold), biasanya sebelum katup masuk, namun ada juga yang ke throttle body. Volume penyemprotan disesuaikan oleh waktu pembukaan nozel/injektor. Lama dan banyaknya penyemprotan diatur oleh ECM (Electronic/Engine Control Module) atau ECU (Electronic Control Unit). b. Sistem Kontrol Elektronik Komponen sistem kontrol elektronik terdiri dari beberapa sensor (pengindera), seperti MAP (Manifold Absolute Pressure) sensor, TP (Throttle Position) sensor, IAT (Intake Air Temperature) sensor, bank angle sensor, EOT (Engine Oil Temperature) sensor, dan sensor-sensor lainnya. Pada sistem ini juga terdapat ECU (Electronic Control Unit) atau ECM dan komponen-komponen tambahan seperti alternator (magnet) dan regulator/rectifier yang mensuplai dan mengatur tegangan listrik ke ECU, baterai dan komponen lain. Pada sistem ini juga terdapat DLC (Data Link Connector) yaitu semacam soket dihubungkan dengan engine analyzer untuk mencari sumber kerusakan komponen. Gambar 2.6 Rangkaian sistem kontrol elektronik pada Honda Supra X 125 Sumber: Jama, 2008
16 Secara garis besar fungsi dari masing-masing komponen sistem kontrol elektronik antara lain sebagai berikut; 1) ECU/ECM; menerima dan menghitung seluruh informasi/data yang diterima dari masing-masing sinyal sensor yang ada dalam mesin. Informasi yang diperoleh dari sensor antara lain berupa informasi tentang suhu udara, suhu oli mesin, suhu air pendingin, tekanan atau jumlah udara masuk, posisi katup throttle/katup gas, putaran mesin, posisi poros engkol, dan informasi yang lainnya. Pada umumnya sensor bekerja pada tegangan antara 0 volt sampai 5 volt. Selanjutnya ECU/ECM menggunakan informasi-informasi yang telah diolah tadi untuk menghitung dan menentukan saat (timing) dan lamanya injektor bekerja/menyemprotkan bahan bakar dengan mengirimkan tegangan listrik ke solenoid injektor. Pada beberapa mesin yang sudah lebih sempurna, disamping mengontrol injektor, ECU/ECM juga bisa mengontrol sistem pengapian. 2) MAP (Manifold Absolute Pressure) sensor; memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tekanan udara yang masuk ke intake manifold. Selain tipe MAP sensor, pendeteksian udara yang masuk ke intake manifold bisa dalam bentuk jumlah maupun berat udara. Jika jumlah udara yang dideteksi, sensornya dinamakan air flow meter, sedangkan jika berat udara yang dideteksi, sensornya dinamakan air mass sensor. 3) IAT (Engine Air Temperature) sensor; memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang suhu udara yang masuk ke intake manifold. Tegangan referensi/suplai 5 Volt dari ECU selanjutnya akan berubah menjadi tegangan sinyal yang nilainya dipengaruhi oleh suhu udara masuk. 4) TP (Throttle Position) sensor; memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang posisi katup throttle/katup gas. Generasi yang lebih baru dari sensor ini tidak hanya terdiri dari kontak-kontak yang mendeteksi posisi idel/langsam dan posisi beban penuh, akan tetapi sudah merupakan potensiometer (variable resistor) dan dapat memberikan sinyal ke ECU pada setiap keadaan beban mesin. Konstruksi generasi terakhir dari sensor posisi katup gas sudah full elektronis, karena yang menggerakkan katup gas adalah elektromesin yang dikendalikan oleh ECU tanpa kabel gas yang terhubung dengan pedal gas. Generasi terbaru ini memungkinkan pengontrolan emisi/gas buang lebih bersih karena pedal gas yang digerakkan
17 hanyalah memberikan sinyal tegangan ke ECU dan pembukaan serta penutupan katup gas juga dilakukan oleh ECU secara elektronis. 5) Engine oil temperature sensor; memberikan sinyal ke ECU berupa informasi (deteksi) tentang suhu oli mesin. 6) Bank angle sensor; merupakan sensor sudut kemiringan. Pada sepeda motor yang menggunakan sistem EFI biasanya dilengkapi dengan bank angle sensor yang bertujuan untuk pengaman saat kendaraan terjatuh dengan sudut kemiringan minimal sekitar 55 0. Selain sensor-sensor di atas masih terdapat sensor lainnya digunakan pada sistem EFI, seperti sensor posisi camshaft/poros nok, (camshaft position sensor) untuk mendeteksi posisi poros nok agar saat pengapiannya bisa diketahui, sensor posisi poros engkol (crankshaft position sensor) untuk mendeteksi putaran poros engkol, sensor air pendingin (water temperature sensor) untuk mendeteksi air pendingin di mesin dan sensor lainnya. Namun demikian, pada sistem EFI sepeda motor yang masih sederhana, tidak semua sensor dipasang. c. Sistem Induksi Udara Komponen yang termasuk ke dalam sistem ini antara lain; air cleaner/air box (saringan udara), intake manifold, dan throttle body (tempat katup gas). Sistem ini berfungsi untuk menyalurkan sejumlah udara yang diperlukan untuk pembakaran. Gambar 2.7 Konstruksi throttle body Sumber: Jama, 2008 2.3.3 Cara Kerja Sistem EFI Sistem EFI atau PGM-FI (istilah pada Honda) dirancang agar bisa melakukan penyemprotan bahan bakar yang jumlah dan waktunya ditentukan berdasarkan
18 informasi dari sensor-sensor. Pengaturan koreksi perbandingan bahan bakar dan udara sangat penting dilakukan agar mesin bisa tetap beroperasi/bekerja dengan sempurna pada berbagai kondisi kerjanya. Oleh karena itu, keberadaan sensor-sensor yang memberikan informasi akurat tentang kondisi mesin saat itu sangat menentukan unjuk kerja (performance) suatu mesin. Semakin lengkap sensor, maka pendeteksian kondisi mesin dari berbagai karakter (suhu, tekanan, putaran, kandungan gas, getaran mesin dan sebagainya) menjadi lebih baik. Informasi-informasi tersebut sangat bermanfaat bagi ECU untuk diolah guna memberikan perintah yang tepat kepada injektor, sistem pengapian, pompa bahan bakar dan sebagainya. 2.4 Bioetanol Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa yang dilanjutkan dengan proses destilasi. Etanol merupakan kependekan dan etil alkohol (C2H5OH), sering pula disebut grain alcohol atau alkohol. Wujud dari etanol berupa cairan yang tidak berwarna, mudah menguap dan mernpunyai bau yang khas. Berat jenisnya adalah sebesar 0,7939 g/ml, dan titik didihnya 78,320 C pada tekanan 766 mmhg. Sifat lainnya adalah larut dalam air dan eter, serta mempunyai panas pembakaran 6,6 kcal/g. Etanol digunakan dalam beragam industri seperti sebagai bahan baku idustri turunan alkohol, campuran untuk minuman keras seperti sake atau gin, bahan baku farmasi dan kosmetik, dan campuran bahan bakar kendaraan, peningkat oktan dan bensin alkohol (gasohol). Pemakaian etanol sebagai sumber energi dalam industri dan kendaraan akan sangat mengurangi pembuangan gas CO2 yang mengakibatkan pemanasan global. Cepat atau lambat sumber minyak (fosil fuel) akan habis karena depositnya terbatas. Minyak bumi merupakan sumber energi yang tidak dapat diperbaharui. Keterbatasan itu mendorong negara industri melirik etanol (biofuel) sebagai sumber energi alternatif. Selain terus-menerus dapat diproduksi oleh mikroorganisme, etanol juga ramah lingkungan. Beberapa keunggulan dari penggunaan etanol sebagai bahan bakar yaitu: 1. Diproduksi dari tanaman yang bersifat renewable 2. Mengandung kadar oksigen sekitar 35% sehingga dapat terbakar lebih sempurna. 3. Penggunaan etanol dapat menurunkan emisi gas rumah kaca.
19 4. Pembakaran tidak menghasilkan partikel timbal dan benzena yang bersifat karsinogenik (penyebab kanker). 5. Mengurangi emisi fine-particulates yang membahayakan kesehatan manusia. 6. Mudah larut dalam air dan tidak mencemari air permukaan dan air tanah. Proses destilasi dapat menghasilkan etanol dengan kadar 95%, untuk digunakan sebagai bahan bakar perlu lebih dimurnikan lagi hingga mencapai 99,5% yang sering disebut Fuel Grade Ethanol (FGE). Mengingat pemanfaatan etanol yang beraneka ragam, maka kadar etanol yang dimanfaatkan harus berbeda sesuai dengan penggunaannya. Etanol yang mempunyai kadar 90-96,5% dapat digunakan pada industri, sedangkan etanol yang mempunyai kadar 96-99,5% dapat digunakan sebagai campuran untuk miras dan bahan dasar industri farmasi. Etanol yang dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan harus yang betul-betul kering dan anhydrous supaya tidak korosif sehingga etanol harus mernpunyai kadar sebesar 99,5-100%. Perbedaan besarnya kadar alkohol akan berpengaruh terhadap proses pengolahan karbohidrat menjadi glukosa larut air. Keuntungan lain dan bioetanol adalah nilai oktannya lebih tinggi dari premium sehingga dapat menggantikan fungsi bahan aditif, seperti Metil Tertiary Butyl Ether (MTBE) dan Tetra Ethyl Lead (TEL). Kedua zat aditif tersebut telah dipilih menggantikan timbal pada premium. Etanol absolut memiliki angka oktan (ON) 117, sedangkan Premium hanya 87-88. 2.5 Bahan bakar Bahan bakar adalah senyawa kimia terutama yang tersusun atas karbon dan atau hidrogen yang mana bila senyawa tersebut bereaksi dengan oksigen pada tekanan dan temperature tertentu akan menghasilkan produk berupa gas dan sejumlah energi. Sebagai bahan bakar untuk kendaraan bermotor (mesin pembakaran dalam) ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi sebagai bahan bakar, yaitu: Mudah bercampur dengan udara dan terdistribusi dengan uniform dalam intake manifold Tahan terhadap knocking Tidak mudah terbakar sendiri sebelum waktu yang ditentukan (preignition) Tidak memiliki kecenderungan menurunkan efisiensi volumetris dari mesin
20 Mudah ditangani Murah dan mudah didapat Menghasilkan pembakaran bersih, tanpa menyisakan korosi pada komponen peralatan mesin Memiliki nilai kalor yang cukup tinggi 2.6 Uji Hipotesis Uji hipotesis beda dua rata-rata sampel dengan Uji-t digunakan untuk menguji hipotesis rata-rata perbedaan antara dua kelompok sampel baik sampel berpasangan maupun sampel tidak berpasangan, namun apabila yang akan diuji lebih dari dua kelompok sampel maka pengujiannya menggunakan ANOVA (Analysis of Varian). Anova merupakan salah satu jenis pengujian dengan distribusi F (Uji F), dipergunakan untuk menguji perbedaan rata-rata jika kelompok sampel yang diuji lebih dari dua dan berasal dari populasi yang berbeda. Contoh: menguji adakah perbedaan kemampuan matakuliah Statistik untuk mahasiswa fakultas A, fakultas B, dan fakultas C. Kelompok sampel yang akan diuji bisa terdiri dari satu faktor (klasifikasi), bisa juga memiliki lebih dari satu faktor (klasifikasi). Jika hanya memiliki satu faktor analisisnya disebut ANOVA Satu Jalan, sedangkan memiliki dua faktor analisisnya disebut ANOVA Dua Jalan. 2.6.1 Tipe ANOVA Pemilihan tipe ANOVA tergantung dari rancangan percobaan (experiment design) yang kita pilih. a. ANOVA 1 arah Sampel dibagi menjadi beberapa kategori dan ulangan kolom = kategori baris = ulangan/replika
21 Metode-1 diulang 3 kali, Metode-2 diulang 4 kali, Metode-3 diulang 3 kali, Metode- 4 diulang 4 kali. Catatan : dalam banyak kasus untuk mempermudah perhitungan, ulangan untuk setiap kategori dibuat sama banyak b. ANOVA 2 Arah tanpa interaksi Dalam kategori, terdapat blok/sub-kelompok kolom : kategori-1 baris : blok, kategori-2 Setiap sel berisi satu data Contoh : terdapat 4 metode diet dan tiap metode dibagi menjadi 3 blok. Blok berupa kelompok umur. c. ANOVA 2 Arah dengan interaksi: Dalam kategori, terdapat blok/sub-kelompok kolom : kategori-1 baris : blok, kategori-2 Setiap blok diulang, satu sel berisi beberapa data. Dengan pengulangan dalam tiap blok seperti ini, interaksi antara kolom dan baris dapat diketahui. 2.6.2 Tabel ANOVA Untuk memudahkan perhitungan ANOVA, kita dapat membuat tabel ANOVA, sebagai berikut:
22 Cara pengambilan keputusan bandingkan F hitung dengan F tabel. F hitung ada di daerah penerimaan H0, maka H0 diterima atau Rata-rata tidak berbeda nyata F hitung ada di daerah penolakan H0, maka H0 ditolak, H1 atau Rata-rata berbeda nyata diterima 1. ANOVA 1 arah 2. ANOVA 2 Arah tanpa Interaksi Pada rancangan percobaaan dengan ANOVA jenis ini, setiap kategori mempunyai banyak blok yang sama, sehingga jika banyak kolom = k dan banyak baris/blok = r maka banyak data = N = r x k
Tabel ANOVA 2 Arah tanpa Interaksi 23
24 3. ANOVA 2 Arah dengan Interaksi Efek interaksi diperoleh setelah setiap kolom [perlakuan] dan blok [baris] diulang. Interaksi dinyatakan sebagai perkalian Baris x Kolom [BK]. Tabel ANOVA 2 Arah dengan Interaksi
25