BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Definisi Motor Bakar

Motor bakar adalah mesin atau peswat tenaga yang merupakan mesin kalor

dengan menggunakan energi thermal dan potensial untuk melakukan kerja mekanik

dengan merubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi panas (thermal) dan

potensial sehingga menghasilkan energi mekanik.

Motor bakar torak menggunakan beberapa gerak mesin yang di dalamnya

terdapat torak yang bergerak bolak-balik dan bergerak putar (rotary engine). Dimana di

dalam silinder terjadi pembakaran campuran antara udara dengan bahan bakar dengan

merubah tenaga panas dan potensial menjadi tenaga gerak sehingga proses tersebut

mampu menggerakkan torak yang oleh batang penggerak dihubungkan ke poros engkol.

2.2. Klasifikasi Motor Bakar

a. Berdasarkan jenis bahan bakar yang umum digunakan motor bakar digolongkan atas

dua, yaitu :

1. Motor bakar bensin dengan penyalaan loncatan bunga api dari busi.

2. Motor bakar diesel dengan penyalaan kompresi.

b. Berdasarkan proses dan prinsip kerja motor bakar dapat dibedakan atas dua bagian,

yaitu :

1. Motor bakar 2 langkah (2 tak).

2. Motor bakar 4 langkah (4 tak).

Pada motor bakar empat langkah ini menghasilkan satu kali langkah kerja

diperlukan empat kali langkah torak dan dua kali putaran poros engkol.

Keuntungannya :

• Pergantian gas hasil pembakaran dan udara sangat baik karena memiliki langkah

tersendiri.

• Pemakaian bahan bakar lebih hemat dan putaran mesin lebih halus.

Kerugiannya :

• Perawatan yang lebih teliti karena dilengkapi dengan mekanisme katup.

Universitas Sumatera Utara

Berdasarkan analisa di atas maka dipilihlah rancangan motor bakar 4 langkah ini

dengan alasan :

• Sangat sesuai dengan teknologi sistem EFI.

• Bunyi mesin yang halus sehingga lebih nyaman.

• Jalan yang kurang baik dapat diatasi dengan memakai flywheel.

Adapun prinsip kerja pada motor bensin 4 langkah hampir sama dengan prinsip

kerja pada motor diesel 4 langkah sebagai berikut dapat dilihat pada gambar di bawah

ini :

Gambar 2.1. Prinsip Kerja Motor Bensin 4 langkah

Keterangan gambar :

a. Langkah isap

Piston bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap terbuka dan katup buang

tertutup, udara murni masuk ke dalam silinder melalui saluran isap.

b. Langkah kompresi

Pada langkah ini torak yang bergerak dari TMA ke TMB dimana katup isap dan

katup buang tertutup, campuran bahan bakar dan udara mengalami pemampatan

(kompressi) secara adiabatik sehingga tekanan dan temperatur gas naik.

c. Langkah kerja

Gas yang bertekanan tinggi mendorong torak dari TMA ke TMB berlangsung secara

adiabatis/isentropis. Pada saat itu katup isap dan katup buang tertutup akibatnya

peristiwa ini menghasilkan tenaga gerak (mekanis) pada motor.

d. Langkah buang

Gas bekas dan panas yang masih ada berada di dalam silinder didorong torak dari

TMA ke TMB keluar melalui katup buang yang terbuka dengan sendirinya,

sehingga tekanan gas sama dengan tekanan udara luar dan peristiwa ini berlangsung

secara isovolume. Semua proses di atas berlangsung secara terus menerus dan

berulang-ulang untuk membentuk siklus yang tertutup selama motor bakar bekerja.

2.3. Pemilihan Jenis Motor bakar

Universitas Sumatera Utara

Adapun penyesuaian pada jenis kendaraan yang akan dirancang adalah jenis

sedan, maka dipilihlah motor bakar bensin 4 langkah dengan pertimbangan sebagai

berikut :

• Lebih ringan.

• Getaran lebih kecil.

• Fuel ratio lebih besar

2.4. Bahan Bakar

Dalam proses pembakaran dimana tiap bahan bakar selalu membutuhkan

sejumlah udara tertentu agar bahan bakar tersebut dapat dibakar secara sempurna.

Berdasarkan dengan rumus kimia Cn H2n+2 atau dikenal dengan persamaan kimianya C8

H18 (iso oktan) dengan bahan bakarnya adalah bensin. Untuk mengatasi denotasi

(pembakaran dini) maka dipakai bahan tambahan campuran C7 H16 yang dikenal dengan

Normal Heptana.

Untuk mengetahui nilai oktan (ON) dari bahan bakar yang digunakan pada

motor bakar bensin otto, terdiri dari 2 jenis antara lain :

1. Premium Grade ON = 82 ÷ 92

2. Third Grade Gasoline ON = 92 ÷ 100

Sumber : Anonim. 2004. Modul Pemeliharaan/Servis Sistem Bahan Bakar Bensin. Depennas. Kedua jenis bahan bakar di atas dapat dibedakan atas besarnya nilai oktan.

Premium dengan nilai oktan yang tinggi mempunyai kemampuan yang lebih baik untuk

terjadinya denotasi. Oleh karena itu, lebih sesuai untuk motor bensin dengan putaran

tinggi.

Padar rancangan ini dipilih bahan bakar jenis Premium Grade dengan nilai oktan

ON = 85, maksudnya campuran antara 85% C8 H18 + 15% C7 H16 yang akan dibakar

dengan oksigen (udara) dan sangat sesuai dengan mesin-mesin kendaraan yang sejenis

dengan rancangan ini.

BAB III

Universitas Sumatera Utara

SISTEM KERJA EFI

Sistem bahan bakar merupakan suatu sistem penyaluran bahan bakar dari tangki

bahan bakar sampai ke silinder. Kedua alat tersebut adalah karburator dan EFI

(Electronic Fuel Injection). Pada tugas akhir ini penulis merancang dengan sistem EFI.

Adapun perlengkapan yang diperlukan adalah : electronic fuel injection, pompa bahan

bakar, pressure regulator dan injector.

3.1. EFI (Electronic Fuel Injection)

Sistem EFI adalah suatu sistem penyalur bahan bakar yang mengalirkan

campuran bahan bakar dan udara dalam perbandingan yang tetap. Komputer pengontrol

EFI dapat digolongkan menjadi 2 tipe, yaitu :

1. Tipe sirkuit analog (Analog Sircuit Type).

2. Tipe pengontrol dengan mikro komputer (Micro Computer Controlled Type).

Pada rancangan ini dipilih tipe sirkuit analog sebagai komputer pengontrol,

karena mobil yang menggunakan jenis tipe ini banyak terdapat di Indonesia. Bila

dibandingkan dengan karburator, EFI mempunyai beberapa keuntungan didalam

penggunaannya, antara lain :

• Pembentukan bahan bakar dan udara yang homogen pada setiap silinder.

• Pembakarannya lebih sempurna.

• Kemampuannya untuk menghidupkan mesin pada temperatur rendah lebih baik.

• Kerapatan (density) hidrokarbon pada gas buang akan menjadi lebih kecil.

3.1.1. Type EFI

Sistem EFI dapat digolongkan dalam dua bagian metode yang dipakai pada

pengontrolan volume udara yang masuk, adapun kedua tipe ini antara lain :

1. Type Manifold Pressure Control (D.EFI)

Pada tipe ini menggunakan alat yang mendeteksi tekanan udara yang mengalir

masuk ke dalam intake manifold.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.1. Type Manifold Control (D.EFI)

Sumber:http://smkmuhi.110mb.com/MODUL%20Pemeliharaan%20Sistem%20Bahan

Gambar 3.2. Type Air Flow Meter (L.EFI)

%20Bakar%20Bensin_files/image070.jpg.

2. Type Air Flow Meter (L.EFI)

Type ini menggunakan alat yang langsung mendeteksi jumlah udara yang mengalir

masuk ke dalam saluran (intake manifold).

Sumber:http://smkmuhi.110mb.com/MODUL%20Pemeliharaan%20Sistem%20Bahan

%20Bakar%20Bensin_files/image072.jpg.

Pada rancangan ini dipilih type air flow meter (L.EFI), karena tipe ini lebih

sederhana konstruksinya dan tipe ini lebih sering dijumpai di pasaran (Indonesia).

Universitas Sumatera Utara

3.1.2. Cara Kerja EFI

Adapun cara kerja EFI dengan type air flow meter (L.EFI) adalah sebagai

berikut : bila throte valve dibuka (pada saat pegas ditekan) udara dari air cleaner akan

mengalir ke silinder melalui air flow meter yang kemudian air flow meter mendeteksi

volume aliran udara dan merubahnya dalam bentuk tegangan, kemudian signalnya

dikirim ke ECU (Electric Control Unit) dan selanjutnya ECU mengirim signalnya ke

injector-injector dan manifold. Di sini ECU mengkalkulasikan berapa banyak bahan

bakar yang dibutuhkan untuk sejumlah udara menginstruksikan ke masing-masing

injector dengan tujuan agar injector mengetahui berapa lama harus bekerja.

Gambar 3.3. Intake Air Volume dan Injector Volume

Peristiwa ini dikenal dengan basic injection volume, yang mana dipakai untuk

menyatakan jumlah injeksi bahan bakar yang dibutuhkan agar diperoleh perbandingan

campuran teoritis. Untuk lebih lanjut peristiwa dapat digambarkan seperti di bawah ini

Gambar 3.4. Aliran Bahan Bakar

Sumber:http://2.bp.blogspot.com/_lJ34JiCyIJ8/R8H6zE_KD8I/AAAAAAAAAt0/hjN

W2phIdlM/s1600/EFI%2B.jpg.

Air flow sensor

Fuel distributor

Control plunger

Sensor plate fuel

Air flow sensor

Fuel distributor Control plunger

fuel

In-pressure

Universitas Sumatera Utara

3.2. Komponen Penyalur Bahan Bakar

Komponen penyalur bahan bakar ini merupakan hal penting agar terjadi

pembakaran yang sempurna di dalam ruang bakar. Adapun komponen tersebut antara

lain :

• Tangki bahan bakar.

• Pompa bahan bakar.

Ini terjadi dari 2 tipe, yaitu In-tank type (pompa yang terpasang di dalam tangki)

dan In-line type (pompa yang terpasang di luar tangki).

a. In-Tank Type

pompa diletakkan atau dipasang di dalam tangki dengan menggunakan turbin

pompa, yang menjadi keistimewaannya agar getaran yang terjadi di dalam pompa

menjadi kecil. Pompa tipe ini terdiri dari motor dan pompa, sebuah check valve, relief

valve dan filter yang bersatu menjadi satu unit.

Gambar 3.5. In-Tank Type

Turbin pompa terdiri satu atau dua impeller yang diputar oleh motor, maka

impeller akan turut berputar, casing dan pompa cover tersusun menjadi satu unit. Blade

pada bagian luar lingkaran impeller mengisap bahan bakar dari inlet pump (lubang

keluar). Bahan bakar yang dikeluarkan dari lubang melalui sekitar motor dan dialirkan

keluar dari pompa melalui valve.

b. In-line Type

pompa dipasang di luar bahan bakar, pompa terdiri dari motor dan unit pompa,

check valve, relief valve, filter dan silinder.

Check valve

Relief valve

Brush

Armature

Magnet

Empeller

Pump cover Casing

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.6. In-Line Type

Pompa terdiri dari rotor yang diputar oleh motor, penggerak ini mengakibatkan

volume menyempit dan bahan bakar terpompakan.

Gambar 3.7. Aliran Bahan Bakar Pada Pompa

Dari kedua tipe pompa bahan bakar tersebut dipilih pompa Type In-Tank Type

sebagai pompa bahan bakar karena pompa jenis ini mempunyai keistimewaan yaitu

getaran yang terjadi di dalam pompa sangat kecil sehingga tidak menimbulkan bunyi

yang membisingkan.

3.2.1. Saringan Bahan bakar

Saringan bahan bakar dipasang pada bagian saluran yang bertekanan tinggi dari pompa

bahan bakar.

Gambar 3.8. Saringan Bahan Bakar

Universitas Sumatera Utara

3.2.2. Pulsition Dumper

Tekanan bahan bakar dipertahankan 2,9 kg/cm2 sesuai kevakuman intake manifold dan

pressure regulator. Oleh karena itu, terdapat sedikit panas pada saluran tekan

dikarenakan injeksi. Pulsition dumper menyerap variasi ini oleh diafragma.

Gambar 3.9. Pulsition Dumper

3.2.3. Pressure Regulator

Berfungsi untuk mengatur tekanan-tekanan bahan bakar ke injektor-injektor,

jumlah injeksi bahan bakar dikontrol sesuai dengan lamanya signal yang diberikan ke

injektor. Oleh karena itu tekanannya konstan diinjektor harus dipertahankan. Dengan

adanya tekanan-tekanan yang berubah-ubah pada bahan bakar (karena injeksi) dan

perubahan kevakuman di intake manifold.

Banyaknya bahan bakar yang diinjeksikan dan tekanan bahan bakar yang

konstan, sehingga jumlah injeksinya tepat, tekanan bahan bakar dan kevakuman di

intake manifold dipertahankan pada tekanan 2,9 kg/cm2.

Gamabr 3.10. Pressure Regulator

Supaya lebih jelas adapun cara-cara dari pengaturan tekanan ini, yaitu : tekanan

bahan bakar dari delivery pipe menekan diafraghma, membuka valve dan sebagian

bahan bakar kembali ke tangki melalui pipa pengembalian. Banyaknya bahan bakar

yang kembali ditentukan oleh tingkat ketegangan pegas diafraghma.

Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.11. Tekanan Bahan Bakar

Variasi tekanan bahan bakar sesuai dengan volume bahan bakar kembali vacum

intake manifold yang dihubungkan pada sisi diafraghma sering akan melemahkan

tegangan bahan bakar A yang kembali ke tangki. Dengan demikian, bila vacum intake

manifold B dipertahankan tetap. Jika pompa berhenti pegas diafraghma akan menutup

katup sebagai akibatnya check valve dalam pompa bahan bakar dari katup di dalam

pressure regulator mempertahankan sisi tekanan di dalam saluran bahan bakar.

3.2.4. Injector

Injector adalah nozel bekerja secara elektro magnet dan akan menginjeksikan

bahan bakar sesuai signal dari ECU. Injector dipasang dengan insulator ke intake

manifold atau kepala silinder dekat lubang masukan dan dihubungkan dengan delivery

pipe (pipa penyalur).

Gambar 3.12. Injector

Cara kerja :

Bila signal dari ECU diterima oleh coil selenoid plunger akan tertarik melawan

pegas. Karena needle valve dan plongen merupakan satu unit, valve juga tertarik dari

dudukannya dan bahan bakar yang diinjeksikan diatur oleh lamanya signal yang

diterima. Injeksi akan terjadi selama needle valve terbuka. Ada beberapa tipe injector

tetapi secara umum dapat dibagi dalam tipe-tipe konstruksi dasar, antara lain :

1. Bentuk lubang injeksi :

a. Type pintle (penyemprotan baik).

b. Type hole (sukar untuk tersumbat).

Universitas Sumatera Utara

2. Nilai resistance

a. Resistance rendah (2-3 ohm).

b. Resistance tinggi (13,8 ohm).

3. Cold start injektor

Cold start injector dipasang di bagian tengah air intake chamber, berfungsi untuk

memperbaiki kemampuan mesin pada waktu masih dingin. Cold start injector bekerja

selama mesin distart dan temperatur air pendingin masih rendah. Lamanya injeksi

maksimum dibatasi oleh start injection time switch untuk mencegah penggenangan

bahan bakar. Apabila kunci kontak diputar ke posisi ST, arus mengalir ke solenoid coil

dan plunger akan tertarik melawan tekanan pegas, sehingga katup akan terbuka dan

bahan bakar mengalir melalui ujung injector.

Gambar 3.13. Cold Start Injector

4. Cold start injector time switch

Fungsi cold start injector time switch adalah untuk mengatur lamanya injeksi

maksimum dari cold start injector.

Gambar 3.14. Cold Start Injector Time Switch

Universitas Sumatera Utara