6

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

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).

2.1.1 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 :

8

Gambar 2.2 Diagram P-V dan T-S siklus otto (Cengel & Boles, 1994:458).

Pada gambar mengenai diagram P-V dan T-S siklus otto dapat dilihat sebagai

berikut :

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.

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

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).

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).

2.3.1 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

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. 20.000 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 200 – 400 kali, sedangkan

diameter kawat pada kumparan sekunder 0,05 – 0,08 mm dengan jumlah

lilitan sebanyak 2000 – 15.000 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

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 (} 20.000 volt).

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 200

– 300 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.

15

Gambar 2.3 Diagram rangkaian CDI-AC

2.3.2 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

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 200 – 400 kali, sedangkan diameter kawat pada kumparan sekunder

0,05 – 0,08 mm dengan jumlah lilitan sebanyak 2000 – 15.000 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 } 20.000 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).

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 (20.000 volt).

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 200 – 300 V.

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.

20

2.4 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:

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.