DASAR TEORI1. Klasifikasi Motor BakarMotor bakar dapat diklasifikasikan menjadi 2 (dua) macam. Adapun pengklasifikasian motor bakar adalah sebagai berikut:a. Berdasar Sistem Pembakarannyaa). Mesin bakar dalamPada mesin pembakaran dalam fluida kerja yang dihasilkan pada mesin itu sendiri, sehingga gas hasil pembakaran yang terjadi sekaligus berfungsi sebagai fluida. Contoh : mesin pembakaran dalam yaitu motor bakar torak misalnya motor 2 tak dan motor 4 tak.b). Mesin bakar luarPadamesinpembakaranluarfluidakerjayangdihasilkan terdapat di luar mesintersebut. Energi thermal dangas hasil pembakaran dipindahkan ke dalammesin melalui beberapa dinding pemisah.Hal-hal yang dimiliki pada mesin pembakaran luar yaitu :a. Dapat memakai semua bentuk bahan bakar.b. Dapat memakai bahan bakar bermutu rendah.c. Cocok untuk melayani beban-beban besar dalam satu poros.d. Lebih cocok dipakai untuk daya tinggi.Contoh : mesin pembakaran luar yaitu pesawat tenaga uap, pelaksanaanpembakaranbahanbakar dilakukan diluar mesin.b. Berdasar Sistem Penyalaana). Motor bensinMotor bensin dapat juga disebut sebagai motor otto. Motor tersebut dilengkapi dengan busi dan karburator. Busi menghasilkanloncatanbungaapi listrikyangmembakar campuran bahan bakar dan udara karena motor ini cenderung disebutspark ignition engine. Pembakaran bahan bakar dengan udara ini menghasilkan daya. Di dalam siklusotto(siklusideal) pembakarantersebut dimisalkan sebagai pemasukan panas pada volume konstanta.b). Motor dieselMotor diesel adalah motor bakar torak yang berbeda dengan motor bensin. Proses penyalaannya bukan menggunakan loncatan bunga api listrik. Pada waktu torak hampirmencapai titikTMAbahanbakardisemprotkanke dalamruang bakar. Terjadilah pembakaran pada ruang bakar pada saat udara udara dalam silinder sudah bertemperatur tinggi. Persyaratan ini dapat terpenuhi apabila perbandingan kompresi yang digunakan cukup tinggi,yaitu berkisar 12-25. (Wiranto Arismunandar, 1988: 89)1.2. Prinsip Kerja Motor Bakar TorakBerdasarkan prinsipnya, terdapat 2 (dua) prinsip kerja motor bakar torak, yaitu : 4 (empat) langkah dan 2 (dua) langkah. Adapun prinsipkerjamotorbakar4(empat) langkahdan2(dua) langkah adalah sebagai berikut:1.2.1. Prinsip Kerja Motor Bakar 4 (empat) LangkahMotor bakar 4(empat) langkahadalahbila 1(satu) kali proses pembakaran bahan bakar memerlukan 4 (empat) langkah gerakanpistondan2(dua) kali putaranporos engkol. Siklus motor bakar 4 (empat) langkah adalahsebagai berikut :a). Langkah HisapProses yang terjadi pada langkah isap adalah :1. Torak bergerak dari TMA ke TMB.2. Katup masuk terbuka, katup buang tertutup.3.Campuran bahan bakar dengan udara yang telah tercampur di dalam karburator, masuk kedalam silinder melalui katup masuk.4. Saat torak berada di TMBkatupmasuk akan tertutup.b). Langkah KompresiProses yang terjadi pada langkah kompresi adalah :1. Torak bergerak dari TMB keTMA.2. Katub masuk dan katup buang kedua-duanya tertutupsehinggagas yangtelahdihisaptidakkeluar pada waktu di tekan oleh torak yang mengakibatkan tekanan gas akan naik.3. Beberapasaat sebelumtorak mencapai TMAbusi mengeluarkan bunga api listrik.4. Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi terbakar.5. Akibat pembakaranbahanbakar, tekanannyaakan naik menjadi kira-kira tiga kali lipat.c). Langkah Kerja / EkspansiProses yang terjadi pada langkah Kerja (ekspansi) adalah :1. Saat ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup.2. Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang kemudian menekan torak turun ke bawah dari TMA ke TMB.3. Tenaga ini disalurkan melalui batang penggerak, selanjutnya oleh poros engkol diubah menjadi gerak berputar.d). Langkah BuangProses yang terjadi pada langkah buang adalah :1. Katup buang terbuka, katup masuk tertutup.2. Torak bergerak dari TMB ke TMA..3. Gas hasil sisa pembakaran akan terdorong oleh torak ke luar melalui katup buang.Kerja motor bakar 4 (empat) langkah dapat dilihat pada (gambar 2.3.) berikut : Gambar 1.1. Prinsip kerja motor 4 (empat) langkah(Wiranto Arismunandar, 2002)1.2.1. Motor Bensin 2 (dua) LangkahMotor bensin2(dua) langkahadalahmesinyangproses pembakarannya setiap siklus terdiri dari 2 (dua) langkah piston atau1(satu) kali putaranporosengkol. Pistonyangbergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas menyebabkan saluran bilas dan saluran buang akan tertutup. Dalam hal ini gas yang berada dalam ruang pembakaran dikompresikan. Sementara itu gas yang baru masuk ke ruang engkol, beberapa derajat sebelumpiston mencapai titik mati atas, busi akan meloncatkan bunga api sehingga akan terjadi pembakaran bahan bakar. Prinsip kerja dari motor 2 (dua) langkah tersebut adalah sebagai berikut :a). Langkah Pengisapan Proses yang terjadi pada langkah isap adalah :1.Torak bergerak dari TMA ke TMB2. Pada saat saluran bilas masih tertutup torak, di dalam bak mesin terjadi kompresi terhadap campuran bensin dengan udara.3.Diatas torak, gas sisa pembakaran dari hasil pembakaran sebelumnya sudah mulai terbuang keluar melalui saluran buang.4. Saat saluranbilas sudahterbuka, campuranbensin dengan udara mengalir melalui saluran bilas terus masuk kedalam ruang bakar.b). Langkah Kompresi Proses yang terjadi pada langkah kompresi adalah :a. Torak bergerak dari TMB ke TMA.b. Ronggabilasdanronggabuangtertutup, terjadi langkahkompresi dansetelahmencapai tekanantinggi busi memercikan bunga api listrik untuk membakar campuran bensin dengan udara.c. Padasaat yangbersamaan, di bawah(di dalam bak mesin) bahan bakar yang baru masuk kedalam bak mesin melalui saluran masuk.c). Langkah Kerja / EkspansiProses yang terjadi pada langkah Kerja (ekspansi) adalah :1. Torakkembali dari TMAkeTMBakibatadanyatekanan besar yang terjadi pada waktu pembakaran bahan bakar.1. Saat itu torak turun sambil mengkompresi bahan bakar baru di dalam bak mesin.d). Langkah BuangProses yang terjadi pada langkah buang adalah :1. Menjelang torak mencapai TMB, saluran buang terbuka dan gas sisa pembakaran mengalir terbuang keluar.2. Pada saat yang sama bahan bakar baru, masuk kedalam ruang bahan bakar melalui rongga bilas.3. Setelah mencapai TMBkembali, torak mencapai TMBuntukmengadakanlangkahsebagai pengulangan dari yang dijelaskan sebelumnya.Kerja motor bakar2 (dua) langkah dapatdilihatpada (gambar 2.4.) berikut : Gambar 1. 2. Prinsip kerja motor 2 (dua) langkah (Arends BPM; H Berenschot, 1980)1.3 Sistem Penyalaan pada Motor BensinUntuk membangkitkan loncatan listrik antara kedua elektrodabusi diperlukanperbedaanteganganyangcukupbesar, besarnya tergantung dari beberapa factor berikut :Perbandingan campuran bahan bakar udaraKepadatan campuran bahan bakar udaraJarak antara kedua elektroda serta bentuk elektrodaJumlah melekul campuran yang terdapat diantara kedua alektrodaTemperatur campuran dan kondisi operasi yang lainPerbandingan ampuran bahan bakar udara dapat berkisar antara 0,060,12untukmenyalakancampuranbahanbakarudarayang miskin diperlukan perbedaan tegangan yang relative besar dari pada untuk campuran yang kaya. Berikut adalah diagram hubungan antara bahan bakar-udara dengan tegangan. Gambar 1.3. Hubungan antara perbandingan bahan bakar-udara dengan tegangan yang diperlukan busi (Wiranto Arismunandar, 2002)Pada umumnya disediakan tegangan yang lebih besar untuk menjaminagar terjadi loncatanbungaapi listrikdi dalamsegala keadaan misalnya, antara 10000 20000 volt. Hal ini engingat juga akan kondisi yang berubah sebagai akibat keausan mesin yang tidak dapat di hindari. Makin padat campuran bahan bakar udara makin tinggi tegangan yang diperlukanya untuk jarak electrode yang sama. Karena itu diperlukan tegangan yang leih tinggi bagi motor dengan kompresi yang lebih besar terutama apabila tekanan campuran yang masuk silinder itu tinggi dan loncatan listrik ditentukan pada waktu torak berada lebih dekat pada TMA. Makin besar jarak elektroda busi makin besar pula perbedaan tegangan yang diperlukan untuk memperoleh intensitas bunga api listrik yang sama. Jumlah minimum yang harus ada diantara kedua elektroda pada waktu terjadi loncatan listrik sangat menentukan apakah penyalaan dapat berlangsung sebaik baiknya. Karena jumlah melekul banyak bergantungpada perbandingan campuran, jumlah gas tersisa, temperature, dan kondisi operasi lain, jelas jumlah tersebut dapat berubah ubah. Dengan memperbesar jarak elektroda diharapkan jumlah minimum iti dapat tercapai walaupunkeadaanoperasinyaberubahubahakan tetapi , jarak electrode tegangan yang terlalu tinggi tidak menguntungkan. Tegangan yang tinggi memerlukan kabel listrik yangdiisolasi secaracermat sehinggaharganyamahal. Intensitas bunga api listrik juga ditentukan oleh jarakantara kedua elektroda busi. Jarak elektroda optimum adalah antara 0,6 0,8 mm. selain itu penentuan tempat busi diruang bakar juga penting. Loncatan bunga api listrik tidak boleh terjadi ditempat lain kecualidiantara kedua electrodebusi. Supayaselaludapatcampuranbahanbakarudara yang mudah terbakar diantara kedua electrode , tempat yang terbaik untuk busi adalah dekat kepada katup isap. Akan tetapi dari kemungkinan terjadinya detonasi , sebaiknya busi ditempatkan pada bagian yang terpanas misalnya dekat pada katup buang.1.3.1. Sistem Penyalaan BateraiSitempenyalaan konvensional terdiri dari sebuah baterai sebagai sumber energi listrik, kontak penyalaan, kumparan penyalaan, tahanan (tidak perlu selalu diperlukan), distributor (didalamnya terdapat pemutus arus, kam, kondensor, rotor dan alat pengatur saat penyalaan ) busi, serta kabel kabel tegangan tinggi dan rendah. Gambar 1.4. Sistem penyalaan baterai (Wiranto Arismunandar, 2002)Kumparanpenyalaanterdiri dari duabagianyaitukumparan primer dan kumparan sekunder. Kumparan primer mengandung kurang lebih 100 sampai 180 lilitan (Np) kawat tembaga halus: kumparan sekunder mengandung kurang lebih 18000 lilitan (Ns) kawat tembagayangberdiameter lebihkecil. Padaumumnya Ns/Np berkisar antara 100 sampai 130 tetapi dapat juga antara 200-250 jika dipergunakan transistor sebagai pengganti pemutus arus(denganNpyanglebihkecil). TahananRmengatur arus primer agar jangan naik terlalu tinggi. Ada kala dipasang tahanan yang peka terhadap perubahan temperature yaitu yang bertambah besar jika temperature naik. Gunanya untuk mencegah arus primeryang terlalu besarpada putaran rendah yaitupadawaktutitikkontakpenutuparus menutupdalam waktu yang relatif lama.a) Cara kerja sistem penyalaan Padawaktusaat start kontakpenyalaandalamkeadaan tertutupsedangkankamdanrotorberputarsesuai putaran mesin. Padawaktupemutusarusmenutuparuslistrikdari baterai mengalir melalui kumparan primer P dan membangkitkan medan magnet. Medan magnet ini memotong kumparan primer dan dan menginduksi back emf, yang menentang arus listrik baterai sehingga memperlambat kenaikan kekuatan medan magnet itu sendiri. Dengan demikianarusprimer dankekuatanmedanmagnet yang maksimum sangat bergantung pada lamanya pemutus arus pada keaadaan tertutup jadi bergantungpada kecepatan kontur kam. Pada waktu kontur membuka karna adanya kondensor arus primer akansegeraterputus , kekuatan medan magnet pun akan segera menurun disusul oleh arus primer, yang semula melalui kontak pemutus arus mengalir menuju kondensor. Dengan demikian muatan listrik kondensorbertambah(CE) tetapi segeramenurunkembali (EF). Terjadilah arus bolak balik didalam kumparan sekunder (CFGH dan seterusnya) yang mengubah energy magnet menjadi energy listrik dalamkumparan sekunder. Timbul pulateganganyangsangattinggi (antara10.00020.000 volt). Sementaraitukabel kumparansekunder olehrotor disambungkandengankabel busi. Seandainyatidak ada kondensor/ kondensorrusakmakapadawaktupemutus arusterbuka, arusprimer tidakdapatdiputuskandengan cepat akibatnya loncatan listrik terjadi antara kedua electrode busi. Campuran bahan bakar udara pun tidak berhasil dinyalakan.1.3.2Sistem Bahan BakarDi dalammotorbensinselalukitaharapkanbahanbakardan udaraitusudahbercampurdenganbaiksebelumdinyalakanoleh busi. Banyak cara memperoleh campuran yang baik itu salah satunya dengan karburator. Berikut skema penyaluran bahan bakar dengan karburator. Gambar 1.5. Skema suatu sistem penyaluran bahan bakar (Wiranto Arismunandar, 2002)Bahan bakar dari tangki penampungan dipompa kan menuju karburator melewati filter (saringan), ketika torak melakukan langkah isap udara atmosfer terhisap melewati saringan dan melewati venturi sehingga kecepatan naik dan tekanan turun menyebabkan bahan bakar pada penampungan karburator terhisap danbercampur denganudaraatmosfir mengalir masukkesilender tempat pembakaran. Gambar 1.6. Katup gas dalam keadaan tertutup tanpa beban (Wiranto Arismunandar, 2002)Keterangan :1. Udara atmosfir2. Saluran bahan bakar tanpa beban3. Pelampung 4. Bahan bakar masuk dari tangki5. Campuran bahan bakar udara melalui saluran isap6. Saluran ventilasi tanpa beban7. Saluran udara tanpa beban8. Skrup pengatur tanpa beban9. Saluran campuran tanpa benban10. Cadangan tanpa beban11. Orifis pengatur tanpa beban12. Nosel tanpa beban 13. Katup gas Gambar 1.7. Katup gas terbuka penuh (Wiranto Arismunandar, 2002)Keterangan :1. Udara atmosfir 2. Tabung tekan3. Pelampung4. Bahan bakar masuk5. Orifis pengatur bahan bakar6. Campuran bahan bakar udara melalui saluran isap 7. Nosel8. Venturi9. Katup gas Gambar 1.8. Perbandingan bahan bakar udara dengan pembukaan katup gas (Wirannto Arismunandar, 2002Dari grafik diatas dapat disimpulkan bahwa campuran yang kaya diperlukan dalam keadaan tanpa beban dan beban penuh. Campuran miskin diperlukan ketika normal operasi, campuran berkisar 0,06 0,12.1.4 Sistem Bahan Bakar Motor DiselAda tiga sistempenyaluran bahan bakar yang sering dipakai yaitu :1. Sistem pompa pribadi2. Sistem pompa distribusi3. Sistem akumulatora. Sistem pompa pribadiGambar 1.9. Skema sistem pompa pribadi(Wirannto Arismunandar, 2002Sistem pompa pribadi menggunakan satu pompa tekanan tinggi untuk stiap silindernya, jadi setiap penyemprot dilayani oleh satu pompatekanantinggi. Pompaini adalahpompaplunyer yang dilengkapi dangan peralatan pengatur kapasitas daya yang diperlukanuntukmenggerakkanpompadiambil dari dayayang dihasilkanolehmesinitusendiri. Kekurangandari sistemini konstruksirumit, dan harganya lebih mahal, dan perawatan lebih susah. b. Sistem pompa distribusiGambar 1.10. Skema sistem pompa distribusi(Wirannto Arismunandar, 2002Sistem pompa distribusi menggunakan satu pompa tekanan tinggi danmengalirkanyamasukdalamdistributor, distributor adalah alat untuk membagi bahanbakar kedalamsetiappenyemprot sesuai dengan urutan yang telah ditentukan. Jadi fungsinya ekivalendenganfungsi distributor padamotor bensin. Pompa tekanan tinggi pada sistemdistributor dilengkapi dengan alat pengatur kapasitas. Kekurangan dari sistem inikerja pompa lebih beratketikaharusmelayani silinderdalamjumlahbanyakdan tekanan pompa tidak konstan karena sesuai dengan putaran mesin.c. Sistem pompa akumulatorGambar 1.11. Skema sistem pompa akumulator(Wirannto Arismunandar, 2002Sistempompa akumulator menggunakan satu pompa tekanan tinggi dan mengalirkanya masuk dalam akumulator, yang dilengkapi dengan katup pengatur tekanan sehingga tekanan bahanbakardalamakumulator dapatkonstan. Apabilatekanan tersebutlebihbesardari yangditentukan, katuppengaturakan terbuka dan bahan bakar akan mengalir kembali pada pipa hisap dari pompa tekanan tinggi. Dari akumulator bahan bakar mengalir ke dalam alat pengatur kapasitas, baru kemudin ke penyemprot lalu masuk kedalam silinder sesuai dengan urutan yang ditetepkan. Kekurangandari sistemini kerjapompalebihberat ketika harus melayani silinder dalam jumlah banyak akan tetapi tekanan pompa konstan karena dilengkapi dengan pengatur tekanan, harga lebih murah dan konstruksi lebih mudah sehingga biaya perawatan murah.1.4.1Penyemprot bahan bakarPenyemprot bahanbakar kedalamsilinder dilakukandengan mempergunakansebuahalat yangdinamai penyemprot bahan bakar. Disampingperalatanlainyangdiperlukan, bahanbakar yang disemprotkan itu harus habis terbakar sesuai dengan prestasi yang diharapkan . dapat dikatakan fungsi penyemprotan bahan bakar adalah :1. Memasukan bahan bakar kedalamsilinder sesuai dengan kebutuhan2. Mengabutkan bahan bakar sesuai dengan derajat pengabutan yang diminta3. Mendistribusikan bahan bakar untuk memperoleh pembakaran yang sempurna dalam waktu yang ditentukanTekanan udara didalam silinder sangat tinggi(35-50 atm)ketika bahan bakar disemprotkan. Dengan sendirinya tekanan penyemprotan haruslah lebih tinggi dari tekanan udara tersebut. Kelebihan tekanan juga diperlukan untuk memperoleh kecepatan penyemprotan(kecepatanbahanbakar keluar dari penyemprot) tertentu, yaitu sesuai dengan derajat pengabutan yang diinginkan. Berikut adalah gambar penyemprot bahan bakar. Gambar 1.12. Nosel katup jarum(Wirannto Arismunandar, 2002Keterangan: 1. Saluran bahan bakar masuk2. Gaya pegas3. Katup4. Ruang tekanParameter Prestasi Mesin.Pada umumnya performance atau prestasi mesin bisa diketahui membaca dan menganalisis parameter yang ditulis dalam sebuah laporan atau media lain. Biasanya kita akan mengetahuidaya, torsi, dan bahan bakar spesifik dari mesin tersebut. Parameter itulah yang menjadi pedoman praktis prestasi sebuah mesin.Parameterprestasi mesindapatdilihatdari berbagai hal diantarayang terdapat dalam diagram sebagai berikut : Gambar .Diagram Alir Prestasi MesinSecara umum daya berbanding lurus dengan luas piston sedang torsi berbanding lurus dengan volume langkah. Parameter tersebut relatif penting digunakan pada mesin yang berkemampuan kerja dengan variasi kecepatan operasi dan tingkat pembebanan. Daya maksimum didefinisikansebagai kemampuanmaksimumyangbisadihasilkanoleh suatu mesin. Adapun torsi poros pada kecepatan tertentu mengindikasikan kemampuan untuk memperoleh aliran udara (dan juga bahan bakar) yang tinggi kedalammesin pada kecepatan tersebut. Parameter Prestasi MesinTorsiDayaLaju Konsumsi Bahan BakarKonsumsi Bahan Bakar SpesifikEfisiensi Bahan BakarSementara suatu mesin dioperasikan pada waktu yang cukup lama, maka konsumsi bahan bakar suatu efisiensi mesinnya menjadi suatu hal yang dirasa sangat penting. (Heywood, 1988 : 823).Gambar .Pengetesan Prestasi MesinUntuk memperolehdayamaksimumdari suatuoperasi hendaknya komposisi gas pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran) dibuat seideal mungkin, sehinggatekanangashasil pembakaranbisa maksimal menekan torak dan mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder akan menentukan kualitas pembakarandanakanberpengaruhterhadapperformancemesindan emisi gas buang.Sebagaimana telah kita ketahui sebagai bahan bakar motor bensin terutama yang mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen yang dikenal dengan 3 (tiga) teori mengenai pembakaran hidrogen tersebut.1. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen.2. Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.3. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah secara terbakar.Dalamsebuah mesin terjadi beberapa tingkatan pembakaran yang digambarkan dalam sebuah grafik dengan hubungan antara tekanan dan perjalanan engkol. Berikut adalah gambar dari grafik tingkatan pembakaran :Gambar . Tingkat pembakaran dalam sebuah mesin(Maleev.V.L, 1995 : 160)Proses atau tingkatan pembakaran dalam sebuah mesin terbagi menjadi empat tingkat atau periode yang terpisah. Periode-periode tersebut adalah :1. Keterlambatan pembakaran (Delay Periode) Periodepertamadimulai dari titik1yaitumulai disemprotkannya bahan bakar sampai masuk kedalam silinder, dan berakhir pada titik 2. Perjalanan ini sesuai dengan perjalanan engkal sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat kenaikan tekanan melebihi kompresi udara yangdihasilkanolehtorak.Dan bahan bakarmasuk terus menerus melalui nosel.2. Pembakaran cepat Padatitik2terdapat sejumlahbahanbakar dalamruangbakar, yangdipecahhalus dansebagianmenguapkemudiansiapuntuk dilakukan pembakaran. Ketika bahan bakar dinyalakan yaitu pada titik 2, akan menyala dengan cepat yang mengakibatkan kenaikan tekanan mendadaksampai padatitik3tercapai. Periodeini sesuai dengan perjalanan sudut engkol b. yang membentuk tingkat kedua.3. Pembakaran Terkendali Setelah titik 3, bahan bakar yang belum terbakar dan bahan bakar yangmasih, tetapdisemprotkan(diinjeksikan)padakecepatanyang tergantung pada kecepatan penginjeksian, serta jumlah distribusi oksigenyangmasihadadalamudarapengisian. Periodeinilahyang disebut dengan periode terkendali atau disebut juga pembakaran sedikit demi sedikit yang akan berakhir pada titik 4 dengan berhentinyainjeksi. Selamatingkat ini tekanandapat naik, konstan ataupunturun. Periodeini sesuai denganpejalananengkol sudutc, dimanasudut ctergantungpadabebanyangdibawabebanmesin, semakain besar bebannya semakin besar c.4. Pembakaran pasca (after burning)Bahan bakar sisa dalam silinder ketika penginjeksian berhenti dan akhirnya terbakar. Pada pembakaran pasca tidak terlihat pada diagram, dikarenakan pemunduran torak mengakibatkan turunnya tekananmeskipunpanasditimbulkanolehpembakaranbagianakhir bahan bakar.Dalampembakaranhidrokarbonyang biasatidakakan terjadi gejala apabila memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini hanya akan terjadi bila pencampuran pendahuluan antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon.Gambar . kurva dampak perbandingan campuran terhadap prestasi motor (prestasi dengan campuran yang bervariasi dari beban pada kecepatan menengah).Kurvadiatas menunjukan hubungan antara pemakaian bahan bakar dengan kinerja (performance) yang dihasilkan pada berbagai perbandingan campuran. kurva menunjukan bahwa pada beban menengah perbandingan campuran sekitar 16:1. Pada beban maksimum perbandingan campuran (12-13):1. Disini seluruhudaradipergunakanuntukpembakaran, danjumlah udarayangmasukakanbertambahbilasuhunyaturunakibatpenguapan danbensinsuhugasbekassertapanasspesifikakannaikdemikianjuga pemisahan thermal lebih kecil bila campuran 15:1. Gambar . Perbandingan campuran yang dibuuhkan motorKurva diatas memperlihatkan karburator yang dibuat untuk mengatur agar dapatcampuranudarabahanbakaryanggemukpadabebanringan, dan campurankhusus untuk bebanmenengahserta campuran gemuk pada beban maksimum, yang disesuaikan dengan pembukaan katup throttle atau percepatan gerakan.Gambar . Diagram kalau pengapian terlalu cepat atau terlambatDiagram diatas memperlihatkan keadaan ini secara visual. Grafik 1-2-A-B-C adalah penyalaan yang terlambat dan grafik 1-A-B-B-B-C adalah penyalaan yang terlalu cepat. Dalam hal terakhir tekanan dan suhu menjadi tinggi antara B dan B, jadi kehilangan panas dan gesekan menjadi lebih besar dari biasanya.Unjuk Kerja Motor BakarPada motor bakar torak, daya yang berguna adalah daya poros, karena daya poros itulah yang mengerakkan beban. Daya poros itu sendiri dibangkitkan oleh daya indikator yang merupakan daya gas pembakaran yang menggerakkan torak.Daya poros yang berputar ditimbulkan oleh bahan bakar yang dibakar dalam silinder yang selanjutnya torak akan menggerakkan semua mekanisme pada motor bakar. Unjukkerjamotor bakar tergantungdari dayaporos yang dapat ditimbulkan.Unjuk kerja ini biasanya dinyatakan dalamdaya kuda (PS) atau KW persatuan isi langkah. Isi langkah Vi = penampang silinder x langkah (m3)Efisiensi volumetricv=jumlahudarayangdihisapdalamsatusiklus: jumlah udara yang diisikan dalam silinder Vi pada kondisi atmosfer.Jumlah udara = ) () ( 273 273293 , 1 kg Vmal tekanannortekananC tio +Dari formuladiatasdapatdilihatkalausuhunyalebihrendah, maka tekananudarayangmasuklebihbesar danjumlahudarayangakan dihisap lebih besar pula. Sebagai hasil akan dapat dihasilkan daya yang lebih besar pula karena sejumlah bahan bakar akan dapat terbakar dengan baik (Soenarto & Furuhama 1995).Karena itu dalammerancang motor bakar torak, terutama motor diesel, hendaklahdiusahakanagar tekananmaksimumdapat dibatasi apabila perbandingan kompresinya hendak dipertinggi.a. Volume Silinder Volumesilinder antaraTMAdanTMBdisebut volumelangkah torak (V1). Sedangkan volume antara TMA dan kepala silinder (tutup silinder) disebut volume sisa (Vs). Volume total (Vt) ialah isi ruang antara torak ketika ia berada di TMB ampai tutup silinder.Vt =V1+Vs ..(1)Volume langkah mempunyai satuan yang tergantung pada satuan diameter silinder (D) dan panjang langlah torak (L) biasanya mempunyai satuan centimetercubic (cc) atau cubic inch (cu.in).V1 = luas lingkaran x panjang langkah V1= r2 x L V1 =L D ,`

.|221Dengan demikian besaran dan ukuran motor bakar menurut volume silinder tergantung dari banyaknya silinder yang digunakan dan besarnya volume silinder (Kiyuku & Murdhana 1998).b.Perbandingan KompresiHasil bagi volume total denganvolumesisadisebut sebagai perbandingan kompresis ssVVV V VC1 11+ +.(2)Dimana :V1 = volume langkah torakVs = volume sisaJadi, bilasuatumotor mempunyai volumetotal 56cu.indan volume sisa 7 cu.in, maka perbandingan kompresinya adalah :8756 CHal diatas menunjukkan bahwa selama langkah kompresi, muatan yang ada diatas torak dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin tinggi perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanannya dan temperatur akhir kompresi. (Kiyuku & Murdhana, 1998).Perbandingan kompresi tidak dapat dinaikan tanpa batas, karena motor pembakaran yang menggunakan busi akan timbul suara menggelitik kalau perbandingan kompresinya terlalu tinggi (Soenarta & Furuhama, 1995).Torsi dan Daya PorosDinamometer biasanya digunakan untuk mengukur torsi sebuahmesin. Adapunmesinyangakandiukurtorsinyatersebut diletakkan pada sebuahtestbeddan poros keluaran mesin dihubungkan dengan rotor dinamometer. Prinsip kerja dari dinamometer dapat dilihat padagambar 2.6.Rotor dihubungkan secara elektromagnetik, hidrolis, atau dengan gesekan mekanis terhadapstator yangditumpuolehbantalanyangmempunyai gesekan kecil. Torsi yang dihasilkan oleh stator ketika rotor tersebut berputar diukur dengan cara menyeimbangkan stator dengan alat pemberat, pegas, atau pneumatik.Hambatan iniakan menimbulkan torsi(T), sehingga nilaidaya (P) dapat ditentukan sebagai berikut :) (60000. . 2kWT nP ............................................(3)Dimana :n = putaran mesin (rpm)T = torsi (Nm)Torakyangdidorongolehgasmembuat usaha. Baiktekanan maupun suhunya akan turun waktu gas berekspansi. Energi panas diubah menjadi usaha mekanis. Konsumsi energi panas ditunjukkan langsungolehturunnyasuhu. Kalautoraknyatidakmendapatkan hambatandantidakmenghasilkanusahagastidakakanberubah meskipun tekanannya turun.Tekanan Efektif Rata-rata (BMEP)Besar nilai P1merupakan tekanan efektif rata-rata indikator (indicator mean effective pressure : IMEP). Nilai P1, dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :siVWP 1.................................(4)Denganmenggunakannilai Pidapatmemudahkanperhitungan besar usaha indikator Wipada tekanan konstan selam torak pada langkah ekspansi. Pada mesin 4 langkah besar nilai Pi terjadi setiap 2 putaran, sehingga besar nilai Niindikator dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :Dengan satuan Si ( m3, kPa dan rps)Ni =V1.P1.n/2 (kW).................................................(5)Dimana :V1= volume langkah (m3)Pi = tekanan efektif rata-rata indicator (kPa)n= putaran mesin (rpm)Pada mesin 2 langkah besar nilai Pi dihasilkan pada tiap putaran, maka secara teoritis nilai Niakan menjadi dua kali lebih besar jika dibandingkan pada persamaan 4, tetapi pada umumnya besar nilai Pi pada mesin 2 langkah lebih kecil dibandingkan dengan 4 langkah. Nilai Nidisebut sebagai keluaran indikator yang menyatakan keluaran, disebabkan oleh adanya tekanan pada torak.Daya yang dapat dimanfaatkan untuk memutar mesin disebut sebagai keluaran efektif (brake mean out put) nilai Ne dapat dirumuskan sebagai berikut : Ne = V1. N. BMEP. 2 (kW)(6)Besar keluaran efektif dapat diukur dengan menggunakan sebuah dynamometer. Nilai BMEP adalah merupakan tekanan efektif rata-rata(brakemeaneffectivepressure). Besar nilai Ne yangditentukanolehprodukdari volumelangkahV1, kecepatan putaran n dan BMEP yang berhubungan dengan tekanan gas rata-rata merupakan keluaran suatu pembakaran yang bermanfaat. BMEP adalah besar nilai yang menunjukkan daya mesin tiap satuan volumesilinder padaputarantertentudantidaktergantungdari ukuran motor bakar. (Soenarta &Furuhama, 1995).Besar nilai BMEPdapat dirumuskandenganpersamaansebagai berikut :n VZ PBMEPd.. . 60................................(7)Dimana : P = daya (kW)N = putaran mesin (rpm)Vd= volume langkah total silinder (m3)Z= sistem siklus (4 langkah =2, 2 langkah =1)Efisiensi ThermisPerbandingan antara energi yang dihasilkan dan energi yang dimasukkan pada proses pembakaran bahan bakar disebut efisiensi thermis rem(brake thermal efficiency) dan ditentukan sebagai berikut :(%) 100.860 h SFCbt ..................................(8)Dimana :H = nilai kalor untuk bahan bakar premium = 10500 kcal/kg.Minyak gas = 10400 kcal/kg. SFC = konsumsi bahan bakar spesifikNilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnyasemakintinggi berat jenismakasemakinrendahnilai kalornya (Kiyaku & Murdhana, 1998). Konsumsi Bahan Bakar Spesifik (SFC)Konsumsi bahanbakar spesifik(SFC) ditentukandalamg/PSh ataug/kWhdanlebihumumdigunakandari padabt. Besarnilai SFC adalah kebalikan dari pada bt. Penggunaan bahan bakar dalam gramper jamNedapat ditentukandenganpersamaansebagai berikut :[ ] kWh kgPmSFCf/ .............................(9)Dimana :SFC = konsunsi bahan bakar spesifik (kg/kWh)P= daya mesin (kW)Sedang nilai mf dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:bb ftbm 10003600.(10)Dimana :b=volume 3 buret (cc)t = waktu (detik)bb = berat jenis bahan bakar (kg/l)mf = adalah penggunaan bahan bakar per jam pada kondisi tertentu (Nakoela Soenarta &Dr. Shoichi Furuhama,1995)Gambar . Prestasi motor bensin 2-langkah dan 4-langkahStudi Banding Performansi Motor Disel Isuzu 4 JA-1 Injeksi Langsung Sistim Force Induction Dengan dan Tanpa Intercooler Studi Banding Performansi Motor Disel Isuzu 4JA-1 Injeksi Langsung Sistim Force Induction Dengan dan Tanpa IntercoolerKinerjasuatumotorpembakarandalampadaumumnyadipengaruhi oleh beberapa parameter, diantaranya kapasitas silinder dan nisbah kompresi. Semakinbesarkapasitassilinder, semakinbesarkeluarandaya dihasilkan oleh motor. Salah satu upaya meningkatkan kinerja motor yang dapat dilakukan tanpa mengubah dimensi fisik dari motor adalah menggunakan sistim induksi paksa (force induction).Induksi paksa merupakan suatu sistim mekanik untuk mendorong lebih banyakudarakedalamsilinder dengantekanandiatastekananatmosfir melalui proses pemampatanudaramasukan. Proses pemampatanudara dapat dilakukan melalui sistimsuperchargingyang digerakkan oleh mekanismerodagigi atausabukyangdihubungkankepuli porosengkol motor, ataumelalui sistim turbochargingyangmemanfaatkanenergi dari gasbuang. Karenaadanyaprosespemampatanudarasebelummasukke dalamsilinder, makakepadatanudaramasuk semakinmeningkat serta jumlah oksigen yang digunakan untuk berkangsungnya proses pembakaran juga meningkat dibanding metode konvensional yang hanya menarik udara segar ke dalam silinder [3]. Dengan meningkatnya kuantitas oksigen yang masukkedalamsilinder, lebihbanyakbahanbakar yangdapat terbakar dengan sempurna, sehingga meningkatkan efisiensi volumetrik dan semakin banyakenergypembakaranyangdapatdikonversi menjadi kerjamekanik [6].Permasalahan yang timbul pada saat mengadopsi sistim induksi paksa adalahmeningkatnyatemperatur udaramasukanyangmengiringi proses pemampatan udara, sehingga tekanan di dalam silinder pada awal langkah kompresi menjadi lebihtinggi. Peningkatantemperaturudaramasukanini akan berdampak pada peningkatan temperatur dan tekanan di dalam silinderpadasiklusselanjutnya, sehinggakatup, silinderdankepalatorak menjadi terlalupanasdanmotor menjadioverheating. Karenaalasanini, beberapa motor yang mengadopsisistim induksipaksa harus menurunkan nisbah kompresinya. Menurunkan nisbah kompresi, ternyata juga menimbulkan permasalahan lain, yaitu menurunnya efisiensi termal motor, sehingga meningkatkan konsumsi bahan bakar spesifik [7], suatu kondisi yang sangat tidak diharapkan dalam mengatasi kelangkaan dan mahalnya harga bahan bakar, serta permasalahan yang berkaitan dengan pencemaran udara. Untuk mengatasi permasalahan dalammengadopsi sistiminduksi paksa pada motor pembakaran dalam, tanpa menurunkan nisbah kompresi yang harus mengorbankan efisiensi termal, digunakan suatu penukar kalor yang disebut denganintercoolerguna menurunkan temperatur udara termampatkan sebelum masuk ke dalam silinder. Dasar TeoriDaya keluaran yang dihasilkan motor sebanding dengan kecepatan rotasi dankuantitasudarayangdapat dimampatkandi dalamsilinder. Dengan asumsi kecepatanrotasi motor konstan, satu-satunyaupayauntukdapat meningkatkandayamotor adalahdenganmeningkatkankuantitas udara yang masuk ke dalam silinder [3].Berdasarkan persamaan gas ideal, RT m PVu (1) Jika R Vkonstan, dimanaR = konstanta gas universal, maka massa udara,umyang masuk silinder berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan temperatur absolutnya. Massa udara yang masuk silinder =volume yang dipindahkan (swept volume) oleh piston, Vkerapatan udara.u uV m (2)Dari persamaan (1) dan (2), diperolehTPRu1 (3) Jika111RTPu dan222RTPu , kemudian1 1 1, , T Pudan2 2 2, , T Pu berturut-turut adalah kondisi-kondisi kerapatan, tekanan dan temperatur awal (keadaan 1) dan akhir (keadaan 2), makaNisbah kerapatan = 1 12 212RT P RT Puu, atau211212TTPPuu(4) Ini berarti, bahwa dengan meningkatkan2P (tekanan akhir) serta menurunkan 2T(temperatur akhir), akan dihasilkan peningkatan kerapatan (1 2 u u >). Secara matematis, dalam kondisi ideal, kuantitas udara yang masuk ke dalamsilinder, i um,dengan kerapatan udara ideal, i u,serta kondisi masukan (P, T) pada N Rpm, dinyatakan dengan [1]:j a m k g N z V mi u d i u/ 6 021, , (5)dimana z jumlah langkah per siklus. Dengancarayang sama,padakondisi aktual, jumlah udarayang masuk kedalam silinder dinyatakan dengan:j a m k g N z V ma u d a u/ 6 021, , (6) Nisbah antara jumlah udara yang masuk pada kondisi aktual terhadap jumlah udara yang masuk secara ideal disebut dengan efisiensi volumetris, V.i ua uvmm,, (7) Persamaan ini menunjukkan bahwa untuk meningkatkan efisiensi volumetris dengan kata lain meningkatkan derajat pengisian silinder dapat dilakukandenganmeningkatkankerapatanudaraaktual di dalamsilinder melalui pemampatan udara masukan.Hubungan antara efisiensi volumetrik dengan daya, torsi dan tekanan efektif purata(meaneffective pressure, mep) motor dinyatakanmelalui persamaan berikut [4]: ( )2,A F Q NVPi u HV d v f (8)( ) 4,A F Q Vi u HV d v f (9)( ) A F Q mepi u HV v f , (10)dimana ( ) A F= nisbah bahan bakar/udara;HVQnilaikalor pembakaran atas bahan bakar; fefisiensi pembakaran dan dVvolume langkah.Sistim induksi paksa, baik dengan menggunakansupercharger maupunturbocharger, masing-masingmemiliki keuntungandankerugian. Supercharger mampu beroperasi mulai pada putaran idle karena digerakkan secara langsung mengikuti putaran poros engkol motor.Turbochargertidak beroperasi pada putaran idle karena opeasionalnya memanfaatkan tekanan limbah gas buang untuk menggerakkan turbin kompresornya. Dengan pertimbangan kemampuannya untuk beroperasi pada putaran rendah dalam percobaan ini digunakan sistim supercharging [2].Dalam percobaan ini, digunakan supercharger tipe sliding vane dengan nisbah tekanan maksimum1,5:1 atauboost pressure0,5 bar. Untuk meningkatkan nisbah tekanan, diameter pulisuperchargerdapat diperkecil, sehinggaputarannyasemakintinggi dandihasilkantekanandorongyang lebih besar.Akibat sampingan yang tidak dapat dihindari dari aplikasi sistim induksi paksa adalah meningkatnya temperatur udara karena proses pemampatan, sehingga menurunkan kerapatan udara yang masuk ke dalam silinder dankuantitas oksigenyangmasuk silinder lebih rendah. Untuk mengurangi akibat sampingan yang merugikan ini, ditambahkan perangkat penukar kalor yang dikenal dengan intercoolerke dalam sistim.Intercooler ditempatkan diantara keluaransuperchargerdan saluran hisap motor. Skemadari sistimbesertainstalasi fluidapendinginnyaditunjukkandalam Gambar 1.Gambar 1. Skema sistim induksi paksa beserta instalasi fluida pendinginnyaSupercharger(S)digerakkandenganmemanfaatkanputaranporosengkol motor (M) melalui mekanismepuli yangdihubungkandenganpuli poros engkol motormelalui sabuk(belt).Intercoolerudarakeair(I), digunakan untuk mendinginkan kembali udara yang dimampatkansupercharger sehingga temperatur udara termampatkan yang masuk ke silinder menjadi lebih rendah. Sebagai fluida pendingin digunakan campuran air + ethylene glycol, disirkulasikanolehpompaair (P) yangberoperasi memanfaatkan putaran poros engkol motor ke radiator ekstra (RE). Dalam percobaan ini, digunakan intercooler tipe tabung tubular udara ke air (Gambar 2).Gambar 2. Intercooler tipe tabung tubular.Uji prestasi motor dilakukan dengan menggunakan dinamometer rem air (water brake dynamometer) pada bangku uji.Daya keluaran poros motor ke dinamometer dinyatakan dengan: WattR F NP602(11)dimana: P = daya motor (Watt atau BHp),F = pembebanan dinamometer (Newton), dan R = 0,9549 m = panjang lengan dinamometer. Atau secara langsung dinyatakan dengan pembacaan terkalibrasi dinamometer:HpF NKwattF NP7460 10000 (12)Torsi motor dinyatakan dengan:meter Newton R F (13)Konsumsibahan bakar spesifik (specific fuelconsumption,sfc), yang menyatakankuantitasbahanbakar yangdikonsumsi untukmenghasilkan daya 1 hp selama 1 jam dinyatakan dengan:( ) jam hp Kgt Pmsfcbb /3600(14) dimana P= daya (Hp),bbmmassa bahan bakar yang dikonsumsi (kg) dan twaktu yang dibutuhkan untuk mengkonsumsi kg mbb bahan bakar.Efisiensi termal,th, dinyatakandenganefisiensi pemanfaatankalor dari bahan bakar untuk menghasilkan kerja mekanik. Efisiensi termal dinyatakan denganHVthQ sfc 67 , 641 (15) dimana sfc= konsumsi bahan bakar spesifik (kg/Hp-jam),HVQNilai kalor pembakaran (kkal/kg) yang dihitung dari persamaan:API QHV + 40 16610 Btu/lb (16) Karena 1 Btu = 1054 J; 1 kal = 4,184 J, dan 1 lb = 0,4536 kg, maka:kg kalkglbJkalBtuJlbBtu0963 , 5554536 , 01186 , 4111054 1 Persamaan (16) dapat dituliskan ulang dengan:( ) kg kkal API QHV/ 40 16610 555 , 0 + (16a) API( )5 , 131605 , 141F SG (16b) dimanaSG= specificgravitybahanbakarpada60F. Untuksolar=815 kg/m3. Dari persamaan (16a) dan (16b):kg kkalQHV1 , 63035 , 1318155 , 14140 16610 555 , 0]]]

,`

.| + (17)Gambar 5. Kurva temperatur pengisian Vs Putaran. Gambar 6. Kurva tekanan pengisian Vs putaran.203040506070809010011012013014001800220026003000Temperatur(C)Putaran (RPM)Temperatur pengisian Vs PutaranT-kon T-spch T-spch+IntGambar 7. Kurva Daya Vs Putaran Gambar 8. Kurva Torsi Vs Putaran Gambar 9. Kurva konsumsi bahan bakar spesifik Vs putaran.Gambar 10. Kurva efisiensi termal Vs putaran.Hasil dan PembahasanPada Gambar 5 dan 6 ditunjukkan pola yang berbeda antara temperatur dan tekanan udara yang masuk ke dalam silinder. Temperatur udara yang masuk ke dalamsilinder cenderung lebih rendah pada putaran tinggi (Gambar 5), sedangkan tekanan cenderung semakin meningkat (Gambar 6). Peningkatan temperatur pada putaran lebih rendah disebabkan karena meningkatnya friksi internal dengan bertambahnya beban pada motor. Peningkatantekananyangterjadi pada putaranlebih tinggi disebabkan karena meningkatnya kecepatan pergerakan piston di dalam silinder. Temperatur udara rata-rata meningkat sebesar 89,86%(dalamkisaran antara 70C sampaidengan 120) dengan penambahan superchargerpada sistim.Hal ini terutamadisebabkan karenameningkatnyatumbukanantar molekul udarayangmerupakanbagiandari proses pemampatanudara. Dengan menambahkan intercooler ke dalam sistim peningkatan temperatur akibat proses pemampatan dapat ditekan menjadi 43,37%, atau terjadi penurunan temperatur udara termampatkan sebesar 46,49%.Terjadi peningkatan tekanan udara rata-rata sebesar 40,01%akibat proses pemampatan udara melalui supercharger. Dengan adanya penambahan intercooler ke dalamsistim, sehingga terjadi penurunan temperatur udara termampatkan, maka peningkatan tekanan keluaran supercharger turun menjadi 36,55%, atau terjadi penurunan tekanan sebesar 3,46%.Karenakerugiantekananakibat pendinginanudaramelalui intercooler yangterjadi relatif kecil (3,46%) dibandingkanpenurunantemperaturnya (46,49%), maka terjadi peningkatan nisbah kerapatan udara termampatkan dengan adanya penambahan intercooler. Hal ini dapat diartikan bahwa disampingterjadi peningkatanmassaudara(karenaprosespemampatan dengansupercharger), jugaterjadi peningkatankerapatanudara(karena proses pendinginan udara termampatkan olehintercooler). Dengan meningkatnya massa dan kerapatan udara, semakin banyak jumlah oksigen yang dapat dimanfaatkan untuk melangsungkan proses pembakaran di dalam ruang bakar. Pada kurva daya dan torsi Vs putaran (Gambar 7 dan 8) ditunjukkan terjadi peningkatan daya dan torsi rata-rata pada berbagai tingkat kecepatan masing-masing sebesar 10,06% dengan menambahkan supercharger pada sistim. Jika temperatur udara yang masuk kedalam silinder setelah proses pemampatan diturunkan dengan menambahkan intercoolerpada sistim, daya dan torsi rata-rata pada berbagai tingkat kecepatan dapat ditingkatkan lagi, masing-masing sebesar 19,46%dan 19,02%. Berdasarkan persamaan gas ideal (persamaan 1) yang menyatakan bahwa massa udara berbanding lurus dengan tekanan dan berbanding terbalik dengan temperaturnya, maka dengan meningkatkan tekanan udara masukan, massa udara yang masuk akan semakin besar dan pada gilirannya akan meningkatkan kuantitas oksigen yang dapat dimanfaatkan untuk melakukan proses pembakaran menjelang akhir langkah kompresi.Pada sisi lain, dengan meningkatkan tekanan udara masukan serta menurunkan temperatur udara termampatkan melalui perangkatintercoolerakan semakin meningkatkan kerapatan udara masukan, dan pada gilirannya akan semakin meningkatkan derajat pengisian silinder (efisiensi volumetrik). Denganasumsi variabel-variabel lainpadapersamaan8dan9konstan, meningkatnyaefisiensi volumetrikmotor akanmenghasilkanpeningkatan daya kuda rem (bhp) dan torsi pada motor. Disamping itu dengan memampatkan udara yangmasuk ke dalamsilinder, periode persiapan pembakaran akan dipersingkat.Padakurvakonsumsi bahanbakar spesifikVsputaran(Gambar 9), ditunjukkan terjadi penurunan konsumsi bahan bakar spesifik rata-rata sebesar 12,79% dengan penambahan supercharger. Jika temperatur keluaransuperchargerditurunkandenganperangkatintercooler, konsumsi bahan bakar spesifik rata-rata turun sebesar 19,43%. Hal ini terjadi karena denganmeningkatnyamassadankerapatanudarayangmasukkedalam silinder, semakin banyak oksigen yang dapat bereaksi dengan bahan bakar untuk berlangsungnya proses pembakaran sehingga pembakaran dapat berlangsung jauh lebih efisien.Kondisi ini mampu mereduksi produk hidrokarbonyangtakterbakar padagasbuang, sebagai biangborosnya konsumsi bahan bakar.Pada Gambar 10 ditunjukan bahwa dengan memampatkan udara masukan ke dalamsilinder terjadi peningkatan efisiensi termal sebesar 14,86%denganpenambahansupercharger. Jikaintercoolerditambahkan pada sistim, efisiensi termal dapat ditingkatkan lagi menjadi 23,03%. Efisiensi termal berbanding terbalik terhadap konsumsi bahan bakar spesifik (persamaan15). Ini berarti bahwasemakinrendahkonsumsi bahanbakar spesifik, semakin tinggi efisiensi termalnya. Peningkatan efisiensi termal ini terjadi karena semakin banyak oksigen yang dapat bereaksi dengan bahan bakar karena adanya proses pemampatan udara sebelum masuk ke dalam silinder. Kesimpulan percobaan diatas Hasil rancangbangunintercoolersertainstalasi sistimpendinginnya cukup efektif untuk menurunkan temperatur udara termampatkan sehingga mampu meningkatkan kinerja motor yang menggunakan sistim force induction. Penggunaansuperchargertanpaintercooler, meningkatkan temperatur udara rata-rata sebesar 89,86% walaupun dihasilkan peningkatan tekanan udara masuk rata-rata 40,01% Dengan penambahan intercooler, peningkatan temperatur udara rata-ratadapat ditekanmenjadi 43,37%. Walaupuntekananudarahasil pemampatan turun menjadi 36,55%, tetapi masih cukup efektif untuk meningkatkan kinerja motor secara keseluruhan. Tanpa intercooler, rata-rata terjadi peningkatan daya keluaran poros, torsi dan efisiensi termal masing-masing sebesar 10,06%, 10,06% dan 14,86%, sedangkan penurunan rata-rata konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 12,79%. Dengan penambahan intercooler, rata-rata terjadi peningkatan daya keluaran poros, torsi dan efisiensi termal masing-masing sebesar 19,46%, 19,02% dan 23,03%, sedangkan penurunan rata-rata konsumsi bahan bakar spesifik sebesar 19,43%.Motor bakar terbagimenjadi2 (dua) jenisutama, yaitu motordiesel danmotor bensin. Perbedaanumumterletakpadasistempenyalaan. Penyalaan pada motor bensin dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik yangdipercikanolehbusi ataujugaseringdisebutjugasparkignition engine. Sedangkan pada motor diesel penyalaan terjadi karena kompresi yang tinggi didalam silinder kemudian bahan bakar disemprotkan oleh nozzle atau juga sering disebut juga Compression Ignition Engine.Proses PembakaranSecara umumpembakarandidefinisikansebagai reaksi kimia atau reaksi persenyawaan bahan bakar oksigen (O2) sebagai oksidan dengan temperaturnyalebihbesardari titiknyala. Mekanismepembakarannya sangat dipengaruhi olehkeadaandari keseluruhanprosespembakaran dimana atom-atom dari komponen yang dapat bereaksi dengan oksigen yang dapat membentuk produk yang berupa gas. Untuk memperolehdayamaksimumdari suatuoperasi hendaknya komposisi gas pembakaran dari silinder (komposisi gas hasil pembakaran) dibuat seideal mungkin, sehinggatekanangashasil pembakaranbisa maksimal menekan torak dan mengurangi terjadinya detonasi. Komposisi bahan bakar dan udara dalam silinder akan menentukan kualitas pembakarandanakanberpengaruhterhadapperformancemesindan emisi gas buang. Sebagaimana telah diketahui bahwa bahan bakar bensin mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen.Terdapat 3 (tiga) teori mengenai pembakaran hidrogen tersebut yaitu : b. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen.c. Karbon terbakar lebih dahulu daripada hidrogen.d. Senyawahidrokarbonterlebihdahulubergabungdengan oksigen dan membentuk senyawa (hidrolisasi) yang kemudian dipecah secara terbakar. (Yaswaki, K, 1994).Dalamsebuahmesinterjadi beberapatingkatanpembakaranyang digambarkan dalam sebuah grafik dengan hubungan antara tekanan dan perjalanan engkol. Berikut adalah gambar dari grafik tingkatan pembakaranProses atau tingkatan pembakaran dalam sebuah mesin terbagi menjadi empat tingkat atau periode yang terpisah. Periode-periode tersebut adalah :1. Keterlambatan pembakaran (Delay Periode) Periode pertama dimulai dari titik 1 yaitu mulai disemprotkannya bahan bakar sampai masuk kedalam silinder, dan berakhir pada titik 2. perjalanan ini sesuai dengan perjalanan engkal sudut a. Selama periode ini berlangsung tidak terdapat kenaikan tekanan yang melebihi kompresi udarayangdihasilkanolehtorak, danselanjutnyabahan bakar masuk terus menerus melalui nosel.2. Pembakaran cepat Pada titik 2 terdapat sejumlah bahan bakar dalam ruang bakar, yangdipecahhalus dansebagianmenguapkemudiansiapuntuk dilakukan pembakaran. Ketika bahan bakar dinyalakan yaitu pada titik 2, akan menyala dengan cepat yang mengakibatkan kenaikan tekanan mendadaksampai padatitik3tercapai. Periodeini sesuai dengan perjalanan sudut engkol b. yang membentuk tingkat kedua.3. Pembakaran Terkendali Setelahtitik3, bahanbakar yangbelumterbakar danbahan bakar yangmasihtetapdisemprotkan(diinjeksikan) terbakar pada kecepatan yang tergantung pada kecepatan penginjeksian serta jumlah distribusi oksigen yangmasih ada dalamudara pengisian. Periodeinilahyangdisebut denganperiodeterkendali ataudisebut juga pembakaran sedikit demi sedikit yang akan berakhir pada titik 4 denganberhentinyainjeksi. Selamatingkat ini tekanandapat naik, konstanataupunturun. Periodeini sesuai denganpejalananengkol sudut c, dimana sudut c tergantung pada bebanyangdibawa beban mesin, semakain besar bebannya semakin besarc.4. Pembakaran pasca (after burning)Bahanbakar sisadalamsilinder ketikapenginjeksianberhenti danakhirnyaterbakar. Padapembakaranpascatidakterlihat pada diagram, dikarenakan pemunduran torak mengakibatkan turunnya tekanan meskipun panas panas ditimbulkan oleh pembakaran bagian akhir bahan bakar. Dalam pembakaran hidrokarbon yang biasa tidak akan terjadi gejala apabila memungkinkan untuk proses hidrolisasi. Hal ini hanya akan terjadi bila pencampuran pendahuluan antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup sehingga memungkinkan masuknya oksigen ke dalam molekul hidrokarbon. (Yaswaki. K, 1994)Bila oksigen dan hidrokarbon tidak bercampur dengan baik maka terjadi prosescrackingdimanaakanmenimbulkanasap. Pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak sempurna. Ada 2 (dua) kemungkinan yang terjadi pada pembakaran mesin berbensin, yaitu: Pembakaran yang terjadi pada motor bensin terdapat 2 (dua) kemungkinan yang terjadi yaitu : a. Pembakaran normalPembakarannormal terjadi bilabahanbakar dapat terbakar seluruhnyapadasaat dankeadaanyangdikehendaki. Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatanbungaapi padabusi, kemudianapi membakargasbakar yang berada disekitarnya sehingga semua partikelnya terbakar habis. Didalampembakarannormal, pembagiannyalaapi terjadi merata diseluruh bagian. Pada keadaan yang sebenarnya pembakaran bersifat komplek, yangmanaberlangsungpadabeberapaphase. 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 grafik dibawah sebagai berikut :Gambar 2.6. Pembakaran campuran udara-bensin dan perubahan tekanan didalam silinder(New Traning Manual, PT. Toyota Astra Motor, 1996)Gambargrafikdiatasdenganjelasmemperlihatkanhubungan 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.b.Pembakaran tidak normalPembakarantidaknormal terjadi bilabahanbakartidakikut 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 :1. DetonasiSeperti telah diterangkan sebelumnya, pada peristiwa pembakaran normal api menyebar keseluruh bagian ruang bakar dengankecepatankonstandanbusi berfungsi sebagai pusat penyebaran. Dalamhal ini gas baru yang belumterbakar terdesak olehgas yang sudahterbakar,sehingga tekanandan suhunyanaiksampai mencapai keadaanhampirterbakar. Jika padasaatini gastadi terbakardengansendirinya, makaakan timbul ledakan (detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking noise)2. Hal-hal yang menyebabkan terjadinya DetonasiPada lapisan yang telah terbakar akan berekspansi. Pada kondisi lapisan yang tidak homogen,lapisan gas tadi akan mendesak lapisan gas lain yang belumterbakar, sehingga tekanandansuhunyanaik. Bersamaandenganadanyaradiasi dari ujunglidahapi, lapisangasyangterdesakakanterbakar tiba-tiba. Peristiwa ini akan menimbulkan letupan mengakibatkanterjadinyagelombangtekananyangkemudian menumbukpistondandindingsilinder sehinggaterdengarlah suaraketukan(knocking)yaituyangdisebutdengandetonasi. Hal-hal yang menyebabkan terjadinya detonasiantara lain sebagai berikut : a) Perbandingankompresi yangtinggi, tekanankompresi, suhu pemanasan campuran dan suhu silinder yang tinggi.b) Masa pengapian yang cepat. c) Putaran mesin rendah dan penyebaran api lambat.d) Penempatan busi dan konstruksi ruang bakar tidak tepat, serta jarak penyebaran api terlampau jauh.Proses terjadinya detonasi dapat ditunjukkan pada (gambar 2.7) dibawah :

Gambar 2.7. Proses terjadinya detonasiGambar diatasmenjelaskanbahwadetonasi (knocking) terjadi karena bahan bakar terbakar sebelum waktunya. Hal ini terjadi pada saat pistonbelummencapai posisi pembakaran, tetapi bahan bakar telah terbakar lebih dahulu.Kesetabilan kimia dan kebersihan bahan bakarKestabilan kimia bahan bakar sangatpenting, karena berkaitan dengan kebersihan bahan bakar yang selanjutnya berpengaruh terhadap sistempembakarandansistemsaluran. Padatemperaturtinggi, bahan bakar sering terjadi polimer yang berupa endap(an)-endapan gum (getah) ini berpengaruh kurang baik terhadap sitem saluran misalnya pada katup-katup dan saluran bahan bakarBahan bakar yang mengalami perubahan kimia, menyebabkan gangguan pada proses pembakaran. Pada bahan bakar juga sering terdapat saluran/senyawa yang menyebabkan korosi, senyawa ini antara lain: senyawabelerang, nitrogen, oksigen, danlain-lain, kandungan tersebut pada gas solin harus diperkecil untuk mengurangi korosi, korosi dari senyawatersebutdapat terjadi pada dindingsilinder,katup, busi, dan lainya, hal inilah yang menyebabkan awal kerusakan pada mesin.mbakaran, tetapi bahan bakar telah terbakar lebih dahulu.