Sistem pada Motor Bakar

Sistem pada Motor Bakar 

Sistem Bahan Bakar 

Motor bensin merupakan jenis dari motor bakar, motor bensin kebanyakan dipakai sebagai kendaraan bermotor yang berdaya kecil seperti mobil, sepeda motor, dan juga untuk motor pesawat terbang. Pada motor bensin selalu diharapkan bahan bakar dan udara itu sudah tercampur dengan baik sebelum dinyalakan oleh busi. Pada motor bakar sering memakai sistem bahan bakar menggunakan karburator. Pada gambar (2.4) diterangkan skema sistem penyaluran bahan bakar. 

Gambar Skema sistem penyaluran bahan bakar 

(Sumber : Arismunandar, 1983) 

Pompa bahan bakar menyalurkan bahan bakar dari tangki bahan bakar ke karburator untuk memenuhi jumlah bahan bakar yang harus tersedia didalam karburasi. Pompa ini terutama dipakai apabila letak tangki lebih rendah daripada letak karburator. Untuk membersihkan bahan bakar dari kotoran yang dapat mengganggu aliran atau menyumbat saluran bahan bakar, terutama didalam karburator, digunakan saringan atau filter. Sebelum masuk kedalam saringan, udara mengalir melalui karburator yang mengatur pemasukan, pencampuran dan pengabutan bahan bakar ke dalam, sehingga diperoleh perbandingan campuran bahan bakar dan udara yang sesuai dengan keadaan beban dan kecepatan poros engkol. Penyempurnaan pencampuran bahan bakar udara tersebut berlangsung baik di dalam saluran isap maupun didalam silinder sebelum campuran itu terbakar. Campuran itu haruslah homogen serta perbandingannya sama untuk setiap silinder, campuran yang kaya (rich fuel) diperlukan dalam keadaan tanpa beban dan beban penuh sedangkan campuran yang miskin (poor fuel) diperlukan untuk operasi normal. 

Bahan Bakar 

Bensin premium mempunyai sifat anti ketukan yang baik dan dapat dipakai pada mesin kompresi tinggi pada saat semua kondisi. Sifat-sifat penting yang diperhatikan pada bahan bakar bensin adalah : 

a) Kecepatan menguap (volatility) 

b) Kualitas pengetukan (kecenderungan berdetonasi) 

c) Kadar belerang 

d) Titik nyala 

e) Berat jenis 

a. Angka Oktan 

Angka oktan pada bensin adalah suatu bilangan yang menunjukkan sifat anti ketukan /berdetonasi. Dengan kata lain, makin tinggi angka oktan semakin berkurang kemungkinan untuk terjadi detonasi (knocking­­). Dengan berkurangnya intensitas untuk berdetonasi, maka campuran bahan bakar dan udara yang dikompresikan oleh torak menjadi lebih baik sehingga tenaga motor akan lebih besar dan pemakaian bahan bakar menjadi lebih hemat. 

Besar angka oktan bahan bakar tergantung pada presentase iso oktan (C7H18) dan normal heptana (C7H16) yang terkandung didalamnya. Sebagai pembanding, bahan bakar yang sangat mudah berdetonasi adalah heptana normal (C7H16), sedang yang sukar berdetonasi adalah iso oktana (C7H18). 

Bensin yang cenderung ke arah sifat heptana normal disebut bernilai oktan rendah (angka oktan rendah) karena mudah berdetonasi, sebaliknya bahan bakar yang lebih cenderung ke arah sifat iso-oktan (lebih sukar berdetonasi) dikatakan bernilai oktan tinggi (angka oktan tinggi). Misalnya, suatu bensin dengan angka oktan 90 akan lebih sukar berdetonasi daripada dengan bensin beroktan 70. Jadi kecenderungan bensin untuk berdetonasi di nilai dari angka oktannya Iso-oktan murni diberi indeks 100, sedangkan heptana normal murni diberi indeks 0. Dengan demikian, suatu bensin dengan angka oktan 90 berarti bahwa bensin tersebut mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan campuran yang terdiri atas 90% volume iso-oktan dan 10% volume heptana normal. 

Tabel Angka oktan untuk bahan bakar 

Jenis bahan bakar	Angka oktan
Premium Pertamax Pertamax Plus Bensol	88 92 95 100

b. Kestabilan Kimia dan Kebersihan Bahan Bakar 

Kestabilan kimia bahan bakar sangat penting, karena berkaitan dengan kebersihan bahan bakar yang selanjutnya berpengaruh terhadap sistem pembakaran dan sistem saluran. Pada temperatur tinggi, sering terjadi polimer yang berupa endapan-endapan gum. Endapan gum (getah) ini berpengaruh kurang baik terhadap sistem saluran, misalnya pada katup-katup dan saluran bahan bakar. 

Sistem Pembakaran 

Secara umum pembakaran didefinisikan sebagai reaksi kimia atau reaksi kesenyawaan bahan bakar dengan oksigen. Mekanisme pembakaran sangat dipengaruhi oleh keadaan dari keseluruhan proses pembakaran, sebagaimana diketahui bahwa bensin mengandung unsur-unsur karbon dan hidrogen. 

Ada 3 teori mengenai terbentuknya hidrogen tersebut : 

1. Hidrokarbon terbakar bersama-sama dengan oksigen sebelum karbon bergabung dengan oksigen 

2. Karbon terbakar lebih dahulu daripada oksigen 

3. Senyawa hidrokarbon terlebih dahulu bergabung dengan oksigen dan membentuk senyawa (hidroxilasi)
    yang kemudian dipecah secara thermis. (Yaswaki, K, 1994). 

Dalam pembakaran hidrokarbon tidak terjadi gejala apabila kondisinya memungkinkan untuk proses hidroxilasi, hal ini akan terjadi apabila campuran terdahulu (premixture) antara bahan bakar dengan udara mempunyai waktu yang cukup, sehingga memungkinkan masuknya oksigen kedalam senyawa hidrokarbon (Yaswaki, K, 1994). 

Bila oksigen dan hidrokarbon ini tidak tercampur dengan baik, maka akan terjadi proses cracking dimana akan timbul asap, pembakaran semacam ini disebut pembakaran tidak normal 

Ada 2 kemungkinan yang dapat terjadi pada pembakaran motor bensin : 

1. Pembakaran normal, dimana bahan bakar dapat terbakar seluruhnya pada saat dan keadaan yang dikehendaki 
2. Pembakaran tidak normal, dimana bahan bakar tidak ikut terbakar atau tidak terbakar sama-sama pada saat dan keadaan yang dikehendaki. 

1. Pembakaran Normal 

Mekanisme pembakaran normal dalam motor bensin dimulai pada saat terjadinya loncatan bunga api pada busi, kemudian api membakar gas bakar yang berada disekelilingnya sehingga semua partikelnya terbakar habis. Di dalam pembakaran normal, pembagian nyala api terjadi merata diseluruh bagian. Pada keadaan yang sebenarnya pembakaran bersifat komplek, yang mana berlangsung pada beberapa phase. Dengan timbulnya energi panas, maka tekanan dan temperatur naik secara mendadak, sehingga piston terdorong menuju TMB. Grafik di bawah merupakan grafik pembakaran normal pada motor bensin. 

Gambar. Pembakaran campuran udara-bensin dan tekanan dalam silinder 

(Sumber : Anonim, 1996) 

Gambar di atas dengan jelas memperlihatkan hubungan antara tekanan dan sudut engkol, mulai dari penyalaan sampai akhir pembakaran. Dari grafik dapat dilihat bahwa beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, busi memberikan percikan bunga api sehingga mulai terjadi pembakaran, sedangkan lonjakan tekanan dan temperatur mulai point 2, sesaat sebelum piston mencapai TMA, dan pembakaran point 3 sesaat sesudah piston mencapai TMA. 

2. Pembakaran Tidak Normal 

Pembakaran tidak normal dapat menimbulkan knocking dan atau preignition yang memungkinkan timbulnya gangguan pada motor bensin. 

a. Knocking 

Seperti telah diterangkan sebelumnya, pada peristiwa pembakaran normal api menyebar keseluruh bagian ruang bakar dengan kecepatan konstan dan busi berfungsi sebagai pusat penyebaran. Dalam hal ini campuran bahan bakar dan udara yang belum terbakar terdesak oleh gas yang sudah terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik sampai mencapai keadaan hampir terbakar. Jika pada saat ini gas tadi terbakar dengan sendirinya, maka akan timbul ledakan (detonasi) yang menghasilkan gelombang kejutan berupa suara ketukan (knocking noise). 

b. Sebab-sebab terjadinya knocking 

Lapisan yang telah terbakar akan berekspansi. Pada kondisi lapisan yang tidak homogen ekspansi lapisan gas tadi akan mendesak lapisan gas lain yang belum terbakar, sehingga tekanan dan suhunya naik. Bersamaan dengan adanya radiasi dari ujung lidah api, lapisan gas yang terdesak akan terbakar tiba-tiba. Peristiwa ini akan menimbulkan letupan (detonasi), mengakibatkan terjadinya gelombang tekanan yang kemudian menumbuk piston dan dinding silinder sehingga terdengarlah suara ketukan (knocking). 

c. Hal-hal yang menyebabkan knocking 

Penyebab Knocking adalah : 

1. Perbandingan kompresi yang tinggi, tekanan kompresi, suhu pemanasan campuran dan suhu silinder yang tinggi. 
2. Masa pengapian yang cepat. 
3. Putaran mesin rendah dan penyebaran api lambat. 
4. Penempatan busi dan konstruksi ruang bakar tidak tepat, serta jarak penyebaran api terlampau jauh. 

Gambar.Proses terjadinya detonasi 

(Sumber : Suratman, 2003) 

Sistem Pengabutan 

Untuk membentuk campuran bahan bakar dan udara diperlukan alat yang disebut karburator. Karburator memiliki beberapa bagian komponen yang masing-masing mempunyai tugas tertentu untuk memenuhi fungsi yang dibebankan pada karburator. Berikut ini adalah merupakan satu persatu bagian tersebut beserta fungsinya, yaitu : 

1. Mangkok karburator (float chamber), berfungsi untuk menyimpan bahan bakar pada waktu sebelum digunakan. 
2. Klep / jarum pelampung (floater valve), berfungsi mengatur masuknya bahan bakar ke dalam mangkok karburator. 
3. Pelampung (floater), berfungsi untuk mengatur agar tetap posisi bahan bakar di dalam mangkok karburator. 
4. Skep / Katup Gas (throtle valve), berfungsi mengatur banyaknya gas yang masuk ke dalam silinder. 
5. Pemancar jarum (main nozzle / needle jet), berfungsi memancarkan bahan bakar waktu akselerasi, besarnya diatur oleh terangkatnya jarum skep. 
6. Jarum Skep / Jarum Gas (needle jet), berfungsi mengatur besarnya semprotan bahan bakar dari main nozzle pada waktu akselerasi. 
7. Pemancar Besar (main jet), berfungsi memancarkan bahan bakar pada waktu putaran tinggi. 
8. Pemancar kecil / stasioner (slow jet), berfungsi memancarkan bahan bakar waktu langsam / stasioner. 
9. Sekrup Gas / Baut Gas (throttle screw), berfungsi menyetel posisi skep. 
10. Sekrup Udara / Baut Udara (air screw), berfungsi mengatur banyaknya udara yang akan dicampur dengan bahan bakar. 
11. Katup Cuk (choke valve), berfungsi menutup udara luar yang masuk ke karburator sehingga gas menjadi kaya, digunakan pada waktu start. 

Gambar Konstruksi karburator 

( Sumber : Suratman, 2003 ) 

Sistem Pengapian 

Fungsi pengapian adalah memulai pembakaran atau menyalakan campuran bahan bakar dan udara pada saat dibutuhkan, sesuai dengan beban dan putaran motor. Sumber api diambil dari tenaga listrik tegangan tinggi yang dapat memercikkan letusan api diantara elektroda busi tersebut. Sedangkan listrik tegangan tinggi tersebut diperoleh dengan memanfaatkan magnet atau kumparan induksi dalam koil. 

Sistem penyalaan terutama terdiri atas : 

1. Baterai 

2. Kumparan penyala (ignition coil) 

3. Distributor 

4. Kondensator 

5. Kontak pemutus 

6. Busi 

Penyalaan api pada motor bakar, umumnya dibagi atas 2 macam sistem pengapian, yaitu : 

a) Sistem pengapian dengan magnet 

Sistem pengapian dengan magnet dapat di tunjukan pada gambar 2.8. berikut ini : 

Gambar Rangkaian sistem pengapian dengan magnet 

(Sumber : Yasswaki Kiyaku; DM Murdhana, 1998) 

b) Sistem pengapian dengan baterai 

Sistem pengapian dengan baterai dapat di tunjukan pada gambar 2.9. berikut ini : 

Gambar 2.9. Rangkaian sistem pengapian dengan baterai 

(Sumber : Yasswaki Kiyaku; DM Murdhana, 1998)