DATA UTAMA DAN KARAKTERISTIK MOTOR
A.
PENDAHULUAN
Setiap motor maupun sepeda motor biasanya
memuat data utama dan karakteristik mesin yang digunakan. Data tersebut terdapat pada buku pedoman pemilik, brosur
penjualan dan buku pedoman perbaikan sepeda motor. Pemahaman data utama dan
karekteristik mesin sepeda motor penting dipahami oleh mekanik maupun penjual
sepeda motor. Bagi mekanik pemahaman karakteristik sepeda motor sebagai dasar untuk perawatan dan perbaikan sehingga
kinerja sepeda motor optimal, namum bagi penjual informasi ini dapat
disampaikan kepada calon pembeli sebagai pertimbangan dalam memilih sepeda
motor sesuai dengan karakteristik penggunaan sepeda motor.
Berikut ini merupakan contoh data utama dan karakteristik sepeda motor
merk Yamaha Crypton dan Honda Astrea Grand:
Tabel 1. Perbandingan
data dua model sepeda motor
|
Bagian
|
Merk Tipe/ Model
|
|
|
Yamaha Crypton
|
Honda Astrea Grand
|
|
|
Type Mesin
|
4
tak, SOHC, Pendinginan udara tekan
|
4
tak, OHC, Pendinginan udara
|
|
Susunan Silinder
|
Satu silinder, kemiringan 10º dari vertikal
|
Silinder tunggal
|
|
Kapasitas silinder
|
101,8
CC
|
97,1 Cm2
|
|
Diameter x Langkah
|
49,0 x 54,0 mm
|
50 x 49,5 mm
|
|
Perbandingan Kompresi
|
9,0 : 1
|
8,8 : 1
|
|
Daya Maksimum
|
8,3 PS/ 8000 rpm
|
7,5 DK/ 8000 rpm
|
|
Torsi Maksimum
|
0,87 Kg-m pada 6500 rpm
|
0,77 kg-m
pada 6000 rpm
|
|
Kapasitas pelumas
|
0,80 liter penggantian periodik dan 1 liter bila bongkar mesin
Oli
SAE 20W/50, API Service SE
|
0,75 liter peng. Periodik
0,90 liter bongkar mesin
Oli
SAE 20W/50, API Service SE
|
B. KLASIFIKASI MOTOR
Motor bakar dapat diklasifikasikan menjadi
dua kelompok, yaitu:
- Motor pembakaran luar (Exsternal Combustion Engine), yaitu motor yang pembakarannya diluar mesin.
Contoh : mesin uap,
turbin uap dan lain-lain.
- Motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine), yaitu motor yang proses pembakaran berada di dalam mesin itu sendiri.
Contoh : Motor
diesel, motor bensin, motor wankel dan lain-lain.
 |
Gb 1.1 Macam motor bakar
Sedangkan motor pembakaran dalam (Internal Combustion
Engine) dapat diklasifikasikan:
1.
Berdasarkan aplikasinya
Motor penggerak mobil,
truk, lokomotif, pesawat ringan, kapal, penggerak serbaguna dan pembangkit
listrik.
2.
Berdasarkan dasar disain mesinnya :
a. Gerak bolak-balik dengan susunan silinder In-line,
V, rotary dan berlawanan
b. Gerak putar seperti
motor Wankel.
3.
Berdasarkan siklus kerjanya :
Motor
4 tak dan motor 2 tak
4.
Berdasarkan katup dan disain lubang katup
a.
Susunan
katup: model I, L, H, F
b.
Jumlah
katup : Single Valve (Tiap
silinder katup In maupun Ex adalah satu), Multi Valve (Tiap silinder katup In
maupun Ex lebih dari satu)
c.
Mekanik
katup : OHV (Over Head Valve), OHC (Over Head Cam Shaft), DOHC (Double Over Head Cam Shaft).
5.
Berdasarkan bahan bakarnya :
Bensin, solar, LPG (Liquit
Petroleum Gas), alchohol, hydrogen.
6.
Berdasarkan metode mencampurnya :
Karburator, injeksi
pada saluran masuk, injeksi ke dalam silinder.
7.
Berdasarkan metode pengapian:
Percikan busi (motor bensin), tekanan kompresi
( motor diesel).
8.
Berdasarkan disain ruang bakar:
Ruang bakar langsung:
Ruang bakar tak
langsung:
9.
Berdasarkan metode kontrolnya :
a. Throttling yaitu mengatur jumlah campuran udara dan bahan
bakar dengan throttle,
b. Hanya mengatur
aliran bahan bakar
c. Kombinasi
10. Berdasarkan
sistem pendinginnya:
a. Pendinginan air
b. Pendinginan udara
C. MOTOR 4 TAK
Motor 4 tak merupakan
motor yang satu siklus kerjanya diperlukan 4 langkah gerakan piston atau 2
putaran engkol. Empat langkah piston tersebut adalah:
- Langkah Hisap
- Langkah Kompresi
- Langkah Usaha
- Langkah Buang
Siklus motor 4 tak ini ditemukan oleh seorang
insiyur Jerman, yaitu Nikolas A. Otto pada tahun 1876, untuk mengenang jasanya
maka motor 4 tak sering disebut motor Otto. Proses kerja motor 4 tak tersebut
adalah sebagai berikut:
|
Langkah Hisap
Gb. 1.2 Langkah
Hisap
|
Piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas)
menuju TMB (Titik Mati Bawah). Posisi katup hisap terbuka dan katup buang
tertutup. Akibat gerakan piston volume didalam silinder membesar sehingga
tekanan turun. Turunnya tekanan di dalam silinder menyebabkan adanya perbedaan
tekanan diluar silinder dengan didalam silinder sehingga campuran bahan bakar
terhisap masuk ke dalam silinder.
|
|
Langkah Kompresi
Gb. 1. 3 Langkah
Kompresi
|
Piston
bergerak dari TMB menuju TMA. Posisi katup hisap dan katup buang tertutup. Gerakan piston menyebabkan volume didalam silinder mengecil dan
memampatkan/ mengkompresi campuran bahan bakar didalam silinder sehingga
tekanan dan temperatur naik.
|
|
Langkah Usaha
Gb. 1. 4
Langkah Usaha
|
Beberapa saat sebelum TMA, busi memercikkan
api sehingga membakar campuran bahan bakar. Terbakarnya campuran bahan bakar
menyebabkan temperatur dan tekanan didalam silinder naik. Tekanan mendorong
piston dari TMA menuju TMB, melalui batang piston gaya tekan piston digunakan untuk memutar
poros engkol, pada poros engkol digunakan untuk memutar beban.
|
|
Langkah Buang
Gb. 1. 5 Langkah Buang
|
Piston bergerak dari TMB menuju TMA. Posisi
katup hisap tertutup dan katup buang terbuka. Gerakan piston menyebabkan
piston mendoron gas buang ke luar menuju knalpot melalui katup buang.
|
Setelah langkah buang maka motor melakukan
langkah hisap, kompresi, usaha dan buang, demikian seterusnya sehingga selama
ada proses pembakaran maka motor berputar terus. Siklus kerja motor 4 tak dapat
digambarkan sebagai berikut:
 |
Gb. 1.6 Siklus
kerja motor 4 tak
D. MOTOR 2 TAK
Motor 2 tak merupakan
motor yang satu siklus kerjanya diperlukan 2 langkah gerakan piston atau 1
putaran engkol. Dalam 2 langkah piston di atas piston atau di dalam silinder
terdapat proses pemasukan campuran bahan bakar, kompresi, usaha dan buang.
Sedangkan di bawah piston atau didalam bak engkol terdapat dua proses yaitu
menghisap campuran bahan bakar dari karburator dan proses memompa campuran ke
dalam silinder.
Pada motor 2 tak
proses pemasukan campuran bahan bakar ke dalam silinder bersamaan dengan proses
pembuangan, proses ini lebih popular dengan istilah proses pembilasan, yaitu
proses pemasukan gas baru dan mendorong gas buang agar gas buang. Tujuan pembilasan untuk menjamin gas dibuang didalam silinder dapat
terbuang dengan sempurna. Sedangkan istilah proses pemasukan diguna untuk proses masuknya campuran ke
dalam ruang engkol (crankcase).
Cara kerja motor 2
tak dapat digambarkan sebagai berikut:
|
Pemasukan dan kompresi
Gb.
1. 7 Proses pemasukan dan kompresi
|
Saat piston
bergerak dari TMB menuju TMA, maka didalam silinder terjadi proses kompresi,
proses ini dimulai saat lubang bilas dan buang tertutup piston, gerakan piston menyebabkan campuran bahan
bakar yang masuk dikompresi sehingga tekanan dan temperatur naik.
Dibawah piston
terjadi proses pemasukan campuran bahan bakar. Saat piston bergerak ke TMA, maka
ruang bak engkol membesar sehinggga tekanan turun
|
|
Turunnya tekanan di
dalam bak engkol menyebabkan adanya perbedaan tekanan di luar bak engkol dengan di dalam bak engkol sehingga
campuran bahan bakar terhisap masuk ke bak engkol dengan membuka katup harmonika
(reed valve).
|
|
|
Proses usaha dan kompresi di bak engkol
Gb.1.
8 Proses usaha dan kompresi di bak engkol
|
Beberapa saat sebelum
TMA, busi memercikkan api sehingga membakar campuran bahan bakar. Terbakarnya
campuran bahan bakar menyebabkan temperatur dan tekanan didalam silinder
naik. Tekanan mendorong piston dari TMA menuju TMB, melalui batang piston gaya tekan piston
digunakan untuk memutar poros engkol, pada poros engkol digunakan untuk
memutar beban.
|
|
Proses di bawah
piston saat piston bergerak dari TMA
ke TMB menyebabkan ruang engkol mengecil sehingga tekanan naik, naiknya
tekanan menyebabkan reed valve menutup, proses pemasukan campuran
terhenti.
|
|
|
Proses Buang
Gb. 1.9 Proses buang
|
Beberapa
derajat langkah usaha, lubang buang
terbuka sehingga gas buang mengalir ke
luar melalui saluran buang ke knalpot. Sementara itu tekanan dibawah piston
semakin besar akibat ruang engkol yang semakin mengecil.
|
|
Proses Pembilas
Gb. 1.10 Proses pembilasan
|
Saat piston semakin
mendekati TMB tekanan di bak engkol semakin besar, sementara itu lubang bilas terbuka, sehingga campuran
bahan bakar dari bak engkol mengalir ke dalam silinder untuk mengisi silider
dengan gas baru dan mendorong gas buang ke luar sehingga silinder benar-benar
bersih dari gas buang.
|
E. VOLUME SILINDER
Gb. 1.11
Proses pembilasan
|
Volume silinder
merupakan volume di dalam silinder yang terbentuk dari perubahan langkah
piston. Volume
silinder ditentukan oleh diameter silinder dan panjang langkah piston. Besar
volume silinder dapat dihitung dengan rumus:
|
|
VL = π/4 D2 x
L
|
(1)
|
VL =
Volume langkah …….. cc
D =
Diameter silinder …… cm
L =
Pangjang langkah …….. cm
Contoh :
Tentukan volume langkah sepeda motor Honda
Astrea Grand bila diketahui diameter silinder
50 mm dan panjang langkah piston 49,5 mm.
Solusi:
D
= 50 mm = 5 cm, L = 49,5 mm = 4,95 cm
VL
= π/4 D2 x L
= 3,14 / 4 x 52 x 4,95 = 97,19
cc
Ditinjau dari perbandingan diameter silinder
dengan panjang langkah piston, motor dapat diklasifikasikan menjadi 3, yaitu:
Gb. 1.12 Macam
perbandingan diameter silinder dengan langkah
1. Long stroke : panjang langkah piston lebih besar
dari pada diameter silinder
2.
Square
: panjang langkah piston sama
dengan diameter silinder
3.
Over Square
: panjang langkah piston lebih kecil dari pada diameter silinder
Perbandingan diameter
silinder dengan panjang langkah piston (D/L) untuk motor bensin
ukuran kecil sampai menengah adalah 0,8
sampai 1,2, sedangkan untuk motor ukuran besar kecepatan rendah adalah
0,5. Contoh beberapa perbandingan diameter silinder dengan panjang langkah
beberapa merk dan tipe sepeda motor.
Tabel 2 Perbandingan diameter dan
panjang langkah psiton
|
Merk / tipe
|
Siklus
|
D /L
|
VL
|
Kategori
|
|
Honda Karisma
|
4 tak
|
52,4 / 57,9 mm
|
124,9 cc
|
Long stroke
|
|
Honda Tiger
|
4 tak
|
63,5 / 62,2 mm
|
196,9 cc
|
Over square
|
|
Honda NSR 150R
|
2 tak
|
59,0 / 54,5 mm
|
149 cc
|
Over square
|
|
Yamaha Force 1
|
2 tak
|
52,0 / 52,0 mm
|
110,4 cc
|
Square
|
|
Yamaha αIIR
|
2 tak
|
50,0 / 52,0 mm
|
102,1 cc
|
Long stroke
|
|
Yamaha Jupiter Z
|
4 tak
|
51,0 / 54,0 mm
|
110,3 cc
|
Long stroke
|
|
Yamaha Cypton
|
4 tak
|
49,0 / 54,0 mm
|
101,8 cc
|
Long stroke
|
|
Suzuki Tornado
|
2 tak
|
54,0 / 48,0 mm
|
109 cc
|
Over square
|
|
Suzuki Shogun
|
4 tak
|
53,5 /48,8 mm
|
109 cc
|
Over square
|
|
Kawasaki Kaze
|
4 tak
|
53,0 /50,6 mm
|
111,6 cc
|
Over square
|
|
Kawasaki Ninja
|
2tak
|
59,0/54,4 mm
|
148 cc
|
Over square
|
F. VOLUME KOMPRESI
Gb. 1.13 Volume Kompresi
|
Volume kompresi
merupakan volume didalam silinder saat piston di TMA. Volume kompresi juga
disebut volume ruang bakar karena saat piston di TMA volume yang tersisa
adalah volume pada ruang bakar.
Volume ruang bakar
dapat berkurang akibat adanya endapan karbon sisa pembakaran yang menempel
pada ruang bakar, atau penggantian gasket dengan ukuran yang lebih tipis.
|
G. PERBANDINGAN KOMPRESI
Gb.
1.14 Perbandingan Kompresi
|
Perbandingan
kompresi merupakan perbandingan volume di dalam silinder saat piston di TMB
dengan saat piston di TMA. Volume silinder saat piston di TMB adalah volume
langkah ditambah volume kompresi, sedangkan saat piston di TMA adalah volume
kompresi.
Dengan demikian
perbandingan kompresi dapat dirumuskan:
|
|
VL +
VC
 E
=
VC
|
(2)
|
E = Perbandingan kompresi
VL = Volume langkah ……..
cc
VC
= Volume kompresi …… cc
Contoh
Tentukan perbandingan
kompresi sebuah sepeda motor bila diketahui volume langkah 100 cc dan volume
kompresi 15 cc.
Solusi :
VL =
100 cc dan VC = 15 cc
VL
+ VC 100
+ 15
E
= = = 7,67
VC 15
Jadi besar perbandingan kompresinya adalah = 7,67
: 1
Semakin tinggi perbandingan kompresi, semakin tinggi efisiensi mesin, namun
semakin tinggi perbandingan kompresi tekanan dan temperatur kompresi semakin
tinggi. Tingginya temperatur akhir kompresi dapat menyebabkan campuran bahan
bakar dapat terbakar sendiri sebelum busi memercikkan api. Bila hal itu terjadi maka proses pembakaran menjadi
tidak terkendali, sehingga terjadi fluktuasi tekanan pembakaran, terdengar
suara pukulan piston ke dinding silinder (knocking) dan mesin panas (over
heating). Keadaan tersebut sering disebut detonasi.
Besar perbandingan kompresi pada sepeda motor
4 tak sebesar
8 – 10 : 1
2 tak sebesar 6 – 8
: 1
Meningkatkan perbandingan kompresi dapat dilakukan dengan mengurangi
volume kompresi. Cara mengurangi volume kompresi adalah:
- Mengurangi tebal gasket kepala silinder
- Mengurangi atau membubut kepala silinder
Hal-hal yang harus diperhatikan saat meningkat
perbandingan kompresi antara lain:
- Kompresi jangan sampai bocor (gasket yang tipis elasitas menurun, daya rapat menurun, peluang bocor meningkat).
- Piston jangan sampai membentur katup
- Terukur atau perubahan perbandingan kompresi dapat diketahui untuk menyesuaikan kebutuhan nilai oktan bahan bakar sehingga detonasi dapat dicegah.
Tabel 3. Hubungan perbandingan
kompresi dengan nilai oktan
|
Perbandingan Kompresi
|
Nilai Oktan
|
|
6 : 1
|
81
|
|
7 : 1
|
87
|
|
8 : 1
|
92
|
|
9 : 1
|
96
|
|
10 : 1
|
100
|
|
11 : 1
|
104
|
|
12 : 1
|
108
|
Pada buku pedoman sepeda motor maupun brosur-brosur tentang sepeda motor
biasanya terdapat infomasi tentang
diameter silinder, panjang langkah
piston dan perbandingan kompresi. Volume kompresi jarang ditentukan, untuk
mencari volume kompresi dapat dilakukan menggunakan rumus:
|
VL
VC =
E - 1
|
(3)
|
E
= Perbandingan kompresi
VL =
Volume langkah …….. cc
VC
= Volume kompresi …… cc
Contoh :
Tentukan volume kompresi sepeda motor Honda
Astrea Grand bila diketahui diameter silinder
50 mm dan panjang langkah piston 49,5 mm, perbandingan kompresi 8,8 : 1
Solusi:
D
= 50 mm = 5 cm, L = 49,5 mm = 4,95 cm
E = 8,8
VL
= π/4 D2 x L
= 3,14 / 4 x 52 x 4,95 = 97,19 cc
VL 97,19
VC = = = 12,46 cc
E – 1 8,8 – 1
Contoh :
Tentukan perbandingan kompresi motor di atas bila gasket kepala
silinder diganti dari tebal 0,8 mm menjadi 0,5 mm.
Solusi:
Ta
= 0,8 mm = 0,08 cm ,
tb = 0,5 mm = 0,05 cm
Perbedaan volume tebal gasket adalah:
Semula VGa = = π/4 D2 x ta
= 3,14/4 x 52 x 0,08 = 1,57 cc
Baru VGb
= π/4 D2 x tb
= 3,14/4 x 52 x 0,05 =
0,98 cc
Perbedaan volume
gasket = VGa – VGb
= 1,57 -
0,98 =
0,59 cc
Volume kompresi baru (VCb) = Vc
- (VGa –VGb)
= 12,46 - 0,59
= 11,87 cc
VL
+ VCb
Perbandingan kompresi baru =
VCb
97,19 + 11,87
= = 9,187
11,87
Jadi dengan
mengurangi tebal gasket sebesar 0,3 mm yaitu dari tebal 0,8 mm menjadi 0,5 mm
maka perbandingan kompresi naik dari 8,8 menjadi 9,187 atau naik 9,187 – 8,8 =
0,387
H. KAPASITAS SILINDER
Kapasitas silinder
merupakan total volume langkah pada suatu motor. Kapasitas silinder merupakan
informasi pokok tentang suatu motor dan
sering dijadikan indikator tentang kemampuan motor tersebut. Hal itu dapat
dimengerti karena kapasitas silinder
suatu motor relatitif tetap dibandingkan indikator kemampuan motor yang lain
seperti daya, maupun momen maksimal.
Kapasitas silinder
dipengaruhi oleh 3 faktor utama, yaitu :
- Diameter silinder
- Panjang langkah
- Jumlah silinder
Rumus:
|
Kapasitas
Silinder = π/4 x D2
x L x K
|
(4)
|
D = Diameter
silinder ……… cm
L = Panjang langkah ……….
Cm
K = Jumlah silinder
Dari rumus di atas,
maka kapasitas silinder merupakan volume langkah kali jumlah silinder.
|
Kapasitas Silinder = VL x K
|
(1.5)
|
Contoh :
Tentukan kapasitas silinder sepeda motor 4
tak 2 silinder, bila diketahui diameter silinder 50 mm dan panjang langkah 50
mm.
Solusi :
D
= 50 mm = 5 cm, L = 50 mm = 5 cm, K = 2
Kapasitas silinder = π/4
D2 x L x K
=
3,14/ 4 x 52 x 5 x 2
=
196,34 cm3 = 196,34 cc
I. DIAGRAM INDIKATOR
Diagram indikator merupakan diagram yang
menggambarkan perubahan tekanan di dalam silinder motor pada satu siklus kerja.
Diagram indikator merupakan sumber
informasi tentang proses yang terjadi didalam silinder. Diagram indikator motor
4 tak adalah sebagai berikut:
 |
Keterangan:
0-1
Langkah hisap
1-2
Langkah kompresi
2-3 Naiknya tekanan akibat proses pembakaran
3-4
Langkah usaha
4-0
Langkah buang
|
Gb. 1. 15 Diagram tekanan VS volume motor 4 tak
J. TEKANAN RATA-RATA
Diagram indikator suatu motor diamati
menggunakan Farnborough tester. Alat tersebut akan mendeteksi
perubahan tekanan didalam silinder saat motor hidup. Perubahan tekanan akan
digambar pada kertas yang telah tersedia, dari gambar yang dihasilkan dapat ditentukan berapa tekanan rata-rata
didalam silinder saat putaran tertentu
 |
Diagram yang dihasilkan
 |
Gb. 1.15 Farnborough test dan diagram yang
dihasilkan
Tekanan rata-rata di dalam silinder
tergantung dari tekanan hasil pembakaran, tekanan hasil pembakaran tergantung
dari jumlah campuran bahan bakar yang dibakar. Semakin banyak campuran yang
dibakar di dalam silinder semakin besar tekanan rata-ratanya.
K. DAYA INDIKATOR ( INDIKATOR POWER)
Daya indikator merupakan daya secara nyata
yang dihasilkan silinder motor. Daya indikator merupakan daya motor yang
dihitung berdasarkan indikator tekanan rata-rata di dalam silinder. Daya indikator
dapat dihitung berdasarkan informasi:
Pm
= tekanan rata-rata didalam silinder ….. ( Pa = N/m2)
A = lua permukaan piston ………………
m2
L =
panjang langkah piston
………….. m
n =
langkah usaha per menit
Gaya yang mendorong
piston:
=
tekanan rata-rata x luas piston
= P
m x A (6)
( satuan: N/m2 x m2 = N)
Usaha yang dihasilkan tiap langkah usaha:
= Gaya
x jarak
= (P m x A) x L (7)
(satuan: N x m = Nm = J)
Usaha per menit:
= Usaha tiap langkah usaha x
jumlah langkah usaha per menit
= P m x A x L x
n
(satuan: J/ menit)
Usaha per detik::
=
Usaha tiap langkah usaha x jumlah langkah usaha per menit
P m x A x L x n
= (8)
60
(
satuan : J / detik)
Usaha
Daya indikator (ip) =
Waktu
P m A
L n
ip
=
joule/ detik atau watt
60
1
watt (W) = 1 joule/ detik
Satuan metrik
1 Horse
Power (HP) = 735 Nm/detik= 735
J/detik = 735 W
Satuan Inggris
1 Horse
Power (HP) = 550 ft-lb/detik= 746 W
Ukuran daya juga menggunakan satuan PS dari bahasa Jerman Prerd Strarke (Yamaha Technical Academy). 1 PS
merupakan tenaga yang diperlukan untuk menggerakkan obyek 75 kg sejauh 1 meter
dalam 1 detik. Jadi 1 PS = 75 kg-m/detik, di Indonesia sama dengan
Daya Kuda (DK).
L. DAYA INDIKATOR MOTOR 2 TAK
Pada motor 2 tak tiap satu siklus dibutuhkan
1 putaran mesin atau 1 Rpm (Revolution per minute) sama dengan 1 langkah
usaha. Dengan demikian jumlah langkah usaha:
n
= N x K (9)
dimana :
N
= putaran mesin ……..
rpm
K =
jumlah silinder
Dengan demikian rumus daya indikator motor 2 tak
adalah.
P m L
A N K
ip
2tak
= (10)
60
ip
= daya indikator ……….. watt
P m = tekanan rata-rata ……….
N/ m2
L = panjang
langkah …………. m
A
= luas permukaan piston ……. m2
N
= putaran mesin ………….
rpm
K
= jumlah silinder
Contoh:
Tentukan daya motor 2 tak, 2 silinder bila diketahui panjang langkah 60
mm, diameter silinder 70 mm, tekanan
rata-rata 750 kPa pada putaran 2500 rpm.
Solusi:
P m = 750 kPa = 750.000 N/
L
= 60 mm = 0,06 m
D
= 70 mm = 0,07 m
N
= 2500 rpm
K
= 2
Luas permukaan piston
A = π/4
D2 = π/4 (0,07)2 =
0,003848 m2
Daya indikator:
P m L
A N K
ip 2tak =
60
750.000
x 0,06 x 0,003848 x 2500 x 2
=
60
=
14430 W = 14,43
kW
1 Horse
Power (HP) = 735 W
Jadi daya motor tersebut dalam satuan HP
adalah:
Ip =
14430/ 735 = 19,63 HP
Daya indikator motor 2 tak dalam satuan Prerd
Strarke (PS) atau Daya Kuda (DK).
Rumus:
P m L
A N K ip
2tak = (11)
60 x 75 x 100
ip =
daya indikator ……….. DK
P m =
tekanan rata-rata ………. Kg/ cm2
L = panjang langkah ………….
cm
A =
luas permukaan piston ……. cm2
N = putaran
mesin …………. rpm
K =
jumlah silinder
Tentukan daya motor 2 tak, 1 silinder bila diketahui panjang langkah 50
mm, diameter silinder 60 mm, tekanan
rata-rata 7 kg/ cm2 pada
putaran 3000 rpm.
Solusi :
P m = 7 kg/ cm2
L
= 50 mm = 5 cm N =
2500 rpm
D
= 60 mm = 6 m K =
1
Luas permukaan piston
A = π/4
D2 = π/4 62 =
28,274 cm2
P m L
A N K
ip 2tak =
60 x 75 x 100
7
x 5 x
28,274 x 3000 x 1
=
60 x
75 x 100
=
6,597 Dk
 |
Gb.
1.16 Motor Honda
NSR 150R, 2 tak 1 silinder pendinginan
air. Volume silinder 149 cc, Daya maks 27,7 PS pada 10500 rpm, Torsi maks 2,04
Kg-m pada 9500 rpm.
M. DAYA INDIKATOR MOTOR 4 TAK
Pada motor 4 tak tiap satu siklus dibutuhkan
2 putaran mesin atau 1 Rpm (Revolution per minute) sama dengan 1/2 langkah
usaha. Dengan demikian jumlah langkah usaha:
n
= ½ N x K (12)
dimana :
N
= putaran mesin ……..
rpm
K =
jumlah silinder
Dengan demikian rumus daya indikator motor 4 tak adalah.
P m L
A N K
ip
4 tak = (13)
2
X
60
|
ip
= daya indikator …….
watt
P m =
tekanan rata-rata …. N/ m2
L
= panjang langkah …..
m
|
A
= luas permukaan piston … m2
N
= putaran mesin …. rpm
K
= jumlah silinder
|
Contoh :
Motor 4 tak,
1 silinder mempunyai panjang langkah 50 mm, diameter silinder 60 mm.
Tentukan daya indikator motor bila tekanan rata-rata 600 kPa pada putaran 3000
rpm
Solusi:
P m = 600 kPa = 600.000 N/ m2
L
= 50 mm = 0,05 m
D
= 60 mm = 0,06 m
N
= 2000 rpm
K
= 1
Luas permukaan piston
A = π/4
D2 = π/4 (0,06)2 =
0,002827 m2
Daya indikator:
P m L
A N K
ip 4 tak =
2
x 60
600.000
x 0,5 x 0,002827 x 2000 x 1
=
2 x
60
= 14135
W =
14,135 kW
1 Horse Power (HP) = 735 W
Jadi daya motor tersebut dalam satuan HP
adalah:
ip =
14135/ 735 = 19,23 HP
Daya indikator motor 4 tak dalam satuan Prerd
Strarke (PS) atau Daya Kuda (DK).
Rumus:
P m L
A N K
ip 4 tak = (1.14)
2 x 60 x 75 x 100
|
ip
= daya indikator …….
watt
P m =
tekanan rata-rata …. N/ m2
L =
panjang langkah ….. m
|
A
= luas permukaan piston … m2
N
= putaran mesin …….
rpm
K
= jumlah silinder
|
Contoh:
Tentukan daya motor 4 tak, 1 silinder bila diketahui panjang langkah 60
mm, diameter silinder 60 mm, tekanan
rata-rata 8 kg/ cm2 pada
putaran 4000 rpm
Solusi:
P m = 8
kg/ cm2
L
= 60 mm = 6 cm
D
= 60 mm = 6c m
N
= 4000 rpm
K
= 1
Luas permukaan piston
A = π/4
D2 = π/4 x 6 2 =
28,27 c m2
Daya indikator:
P m L
A N K
ip 4 tak =
2
x 60 x 75 x 100
8 x 6 x 28,27 x 4000 x 1
=
= 6,03 PS
2
x 60 x 75 x 100
 |
Gb. 1.17
Motor Honda Astrea Grand, 4 tak 1
silinder pendinginan udara. Volume silinder 97,1 cc, Daya maks 7,5 DK pada 8000
rpm, Torsi maks 0,77 Kg-m pada 6000 rpm.
N. DAYA REM ( BRAKE POWER)
Daya rem merupakan daya yang dihasilkan mesin
yang diukur pada poros engkol. Daya rem sering pula disebut daya poros atau
daya efektif karena daya inilah yang digunakan untuk memutar beban.
Daya rem dihasilkan dari daya indikator, daya indikator dihasilkan dari proses
pembakaran. Besar daya rem lebih kecil dari daya indikator karena sebagian daya
indikator digunakan untuk mengatasi gesekan maupun beban pompa dan aksesoris.
Dengan demikian daya rem adalah:
Daya
rem = Daya indikator – Daya gesekan
bp
= ip - fp (15)
Perbandingan daya rem dengan daya indikator
merupakan efisiensi mekanis motor, dengan demikian efisiensi mekanis dapat
dirumuskan:
Daya rem
Efisiensi
mekanis = x
100 %
Daya
indikator
ηm = bp
/ ip x 100 % (16)
Hubungan daya indikator,
daya rem dan daya gesek dapat digambarkan sebagai berikut:
Gb. 1.18
Grafik hubungan putaran mesin dengan daya indikator (ip), daya rem (bp),
daya gesek (fp) dan efisiensi mekanis (ηm )
Ahli otomotif terus-menerus berupaya untuk meningkatkan efisiensi mekanis
dengan cara mengurangi daya gesek. Upaya tersebut diantaranya:
- Mencari formula minyak pelumas yang mempunyai daya gelincir tinggi dan tahan panas.
- Mengurangi jumlah komponen yang bergesekan
- Memperbaiki sistem pelumas
- Mencari bahan piston, ring piston, silinder liner yang mempunyai tahanan gesek kecil dan koefisien muai kecil sehingga saat motor pada mutaran tinggi piston tidak macet.
- Mengurangi beban aksesoris motor seperti beban pompa pelumas, pompa bahan bakar, pompa air pendingin, kipas radiator, menggunakan alternator yang lebih efisien dan mengurangi mekanisme yang bergerak seperti membuat disain piston yang kuat dan lebih ringan, mengganti mekanisme katup OHV menjadi DOHC.
O. DINAMOMETER
Dinamometer berfungsi untuk mengetahui daya
rem yang dihasilkan motor. Informasi yang diperlukan untuk mengetahui daya rem
antara lain putaran poros engkol dan torsi.
Tachometer digunakan untuk
mengetahui putaran motor, sedangkan untuk mengetahui torsi digunakan pengukur
beban/ gaya
dengan jarak tertentu dari sumbu poros.
Terdapat beberapa tipe dinamometer, yaitu:
- Dinamometer chasis : mengukur daya pada roda kendaraan
- Dinamometer mesin : mengukur daya yang dihasilkan poros atau daya rem.
Dinamometer mesin ada beberapa macam
diantaranya:
1.
Cradled electric generator : beban poros berupa generator listrik.
2.
Eddy current brake : beban poros berupa gaya magnet permanent
- Hydroulic water brake : beban poros berupa tahanan air
- Friction brake : beban poros berupa tahanan gesek
Gb.1 19 Macam dinamometer mesin
Dari beberapa model dinamometer diatas, model
model hydroulic water brake paling banyak digunakan. Contoh hydraulic
water dinamometer adalah sebagai berikut:
Gb. 1.20 Dinamometer model hydroulic water brake
Daya
rem = Torsi x kecepatan sudut
= T x ω
(17)
Torsi = gaya x jarak
= (S + W) x R (18)
Kecepatan
sudut
ω = 2πN/ 60 (19)
Dengan demikian, besar daya rem adalah:
2Ï€NRW+S)
bp
= watt (20)
60
dimana
:
bp = daya rem ……….. …………. watt
N
= putaran mesin …….. …………
rpm
R = jarak sumbuh ke beban
………... m
W =
beban statis ………………….. N
S
= Pembacan pada spring
balance ... N
Contoh:
Suatu motor bensin 4 tak, 4 silinder
mempunyai diameter silinder 76 mm, panjang langkah piston 100 mm. Pada putaran
2800 rpm tekanan rata-rata didalam silinder
860 kPa. Pengujian pada dinamometer dengan jarak ke beban 50 cm,
menggunakan beban 100 N spring balance menunjukkan 98 N.
Tentukan:
a.
Daya
indikator
b.
Daya
rem
c.
Daya
gesek
d.
Efisiensi
mekanis
Solusi:
D = 76 mm = 0,076 m
L = 100
mm = 0,1
m
Pm
= 860 kPa = 860.000
N/m2
N =
2.800 rpm
K = 4
R
= 0,5 m
W
= 100 N
S = 98 N
A = π/4
D2 = π/4
(0,076) 2 = 0,00454 m2
PmA L N K
Daya indikator =
2 x 60
860.000 x 0,00454 x 0,1 x 2800 x 4
=
2 x 60
= 36.440 W
= 36,44 kW
b.
Daya rem
2Ï€NR(W+S)
bp
= watt
60
2Ï€ x 2.800 x
0,5 (100 + 98)
=
60
=
29.040 W = 29,04 kW
c. Daya gesek
fp
= ip -
bp
=
36,44 - 29,04
= 7,4 kW
d.
Efisiensi mekanis
Daya rem
Efisiensi
mekanis = x
100 %
Daya
indikator
ηm = bp
/ ip x 100 %
= 29,04/
36,44 x 100 % = 79,7 %
P. TORSI
Proses pembakaran di dalam
silinder menghasilkan tekanan hasil pembakaran, tekanan mendorong piston, gaya dorong piston
diteruskan oleh batang piston untuk memutar poros engkol. Pena engkol dengan
sumbu poros engkol mempunyai jarak sebesar jari-jari engkol (r), gaya dari piston
menghasilkan momen atau torsi yang memutar poros engkol. Torsi yang dihasilkan oleh poros engkol
diteruskan melalui flywheel (roda penerus), transmisi, propeller
shaft, differential selanjutkan digunakan untuk memutar roda.
 
Gb. 1. 21 Torsi pada poros
engkol
|
Gaya dari tekanan hasil
pembakaran (F), mendorong piston
sehingga terurai menjadi gaya kesamping (Fk) dan gaya diteruskan ke poros engkol (Fst). Torsi
merupakan gaya yang bekerja tegak lurus maka gaya Fst terurai menjadi gaya Fp. Dengan demikian torsi yang dihasilkan
adalah:
T = Fp x
R (21)
Besar torsi yang dihasilkan mesin
tergantung dari besarnya tekanan rata-rata didalam silinder
|
Gb. 1. 22 Karakteristik motor
Besarnya tekanan rata-rata didalam silinder
ditentukan pada efisiensi volumetrik. Tekanan rata-rata (bmep) maksimal dicapai
pada putaran tertentu. Pada tekanan
rata-rata maksimal maka pemakaian bahan bakar paling minimal, sehingga bila
kita mengendarai kendaraan pada putaran mesin dengan tekanan rata-rata maksimal
maka bahan bakar paling ekonomis.
Q. EFISIENSI VOLUMETRIK
Efisiensi volumetrik merupakan perbandingan
antara jumlah campuran udara dan bahan bakar yang masuk ke dalam silinder
dibanding dengan ruang yang ada di dalam silinder. Efisiensi volumetric dapat
dirumuskan:
Campuran
udara dan bahan bakar
Efisiensi volumetrik =
x 100%
Volume
langkah + Volume kompresi
Besarnya torsi yang dihasilkan suatu motor
sangat dipengaruhi oleh efisiensi volumetrik. Hal ini dapat dipahami karena
torsi yang dihasilkan tergantung tekanan rata-rata di dalam silinder, tekanan
rata-rata ditentukan dari jumlah campuran bahan bakar yang masuk kedalam
silinder, jumlah campuran bahan bakar yang masuk maksimal ke dalam silinder tergantung
dari efisiensi volumetrik motornya.
Efisiensi volumetrik merupakan parameter efektivitas dari sistem induksi. Pada motor
bensin sistem induksi terdiri dari
saringan udara, karburator, intake manifold, saluran masuk (intake
port), pembukaan katup. Besar
efisiensi volumetrik dengan pemasukan alami sebesar 80 - 90 %.
Efisiensi
volumetrik dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :
- Perbandingan udara dan bahan bakar, jenis bahan bakar, penguapan bahan bakar di saluran masuk.
- Perbandingan tekanan saluran buang dengan saluran masuk.
- Perbandingan kompresi
- Putaran mesin
- Disain lubang saluran masuk dan saluran buang
- Geometri, ukuran, tinggi angkat, saat pembukaan katup masuk maupun katup buang.
|
Katup
|
In
|
Ex
|
In
|
Ex
|
In
|
Ex
|
|
 Timing |
10
|
0
|
19
|
10
|
30
|
20
|
Pembukaan
awal
|
|
Lift,
mm
|
15
|
50
|
45
|
60
|
70
|
60
|
Penutupan
Susulan
|
|
8,5
|
 |
 |
 |
||||
 |
Gb. 1. 23 Hubungan
putaran mesin dengan efisiensi
volumetrik pada tinggi angkat katup
tetap, timing valve berbeda
Gb. 1. 24 Hubungan
putaran mesin dengan efisiensi
volumetrik pada timing valve tetap, tinggi
angkat katup berbeda
R. OFFSET
ENGINE DAN OFFSET PISTON
Mesin offset engine adalah mesin yang
sumbu silinder dengan sumbu poros engkol tidak segaris. Tujuan offset engine
adalah untuk meningkatkan torsi mesin dan mengurangi gaya gesek piston ke dinding silinder saat
langkah usaha.
Offset piston adalah sumbu
silinder dengan sumbu piston tidak segaris. Tujuan offset piston adalah
bersama dengan offset engine untuk meningkatkan torsi mesin dan
mengurangi gaya
gesek piston ke dinding silinder saat langkah usaha.
Adanya offset piston dan offset
engine mengharuskan pemasangan arah piston maupun arah batang piston harus
tepat. Kesalahan pemasangan mengakibatkan gesekan ke piston ke dinding silinder
menjadi sangat besar. Guna menghindari kesalahan tersebut pada piston diberi
tanda pemasangan, yaitu tanda pana menghadap ke saluran buang, tanda in ke arah
katup in. Pada batang piston berpedoman pada tulisan pada sisi batang piston.
Dampak
offset engine terhadap reduksi gaya
ke samping dan optimalisasi gaya
yang memutar poros engkol dapat digambarkan sebagai berikut:
Gb. 1.25 Perbandingan non effset engine dengan offset engine
Dari gambar tersebut dapat kita lihat bahwa
pada sudut engkol yang yang sama (β = βo
), dan gaya yang mendorong piston yang
sama (F = Fo), gaya kesamping offset
engine lebih kecil dibandingkan non offset engine ( F2
> Fo2). Gaya
yang memutar poros engkol lebih besar mesin dengan offset engine dibanding
dengan non offset engine (F1 < Fo1).
Offset engine mampu mereduksi gaya kesamping dan optimalisasi gaya
yang memutar poros engkol saat langkah usaha, namun mempunyai kosekuensi
kebutuhan gaya untuk langkah kompresi harus
lebih besar, dan gaya
gesek saat kompresi juga lebih besar. Gaya yang mendorong piston saat langkah usaha jauh lebih
besar dibanding dengan gaya yang mendorong
piston saat langkah kompresi, sehingga gaya
kesamping saat langkah usaha lebih besar dibandingkan saat langkah kompresi.
Dengan adanya offset engine maka besar gaya ke samping saat langkah usaha dengan
saat kompresi hampir sama, sehingga keausan silinder lebih merata. Dampak offset
engine saat langkah kompresi dapat digambarkan sebagai berikut:
Gb. 1.26 Gaya
ke samping saat langkah usaha dan kompresi
Dari ilustrasi di atas, semakin besar offset,
semakin kecil gaya yang menekan dinding silinder
saat langkah usaha, namun gaya
yang menekan dinding silinder saat langkah kompresi semakin besar.
Gb. 1.27 Offset Piston
Selain offset engine juga dilakukan offset
piston, yaitu menggeser sumbuh pena piston beberapa mm, sehingga terdapat offset antara sumbuh
pena piston dengan sumbuh piston. Dengan adanya offset piston maka
kemiringan piston akibat tekanan pembakaran saat langkah usaha, posisi batang
piston dan celah antara silinder dengan dinding silinder dapat direduksi,
sehingga piston relatif lurus dengan dinding silinder, gesekan ke dinding
silinder dapat dikurangi. Besar offset
piston dan offset engine 1-2 mm.
S. TUGAS DAN EVALUASI
1. Tugas
a. Bandingkan karakteristik 2 sepeda motor dari merk dan tipe berbeda berdasarkan data
kendaraan. Sepeda motor mana yang baik, apakah alasan saudara?
b. Buatlah tabel data merk, tipe, panjang langkah, diameter silinder,
kapasitas silinder, perbandingan kompresi untuk 10 sepeda motor yang saat ini
banyak beredar.
c. Carilah grafik hasil uji daya dan torsi sepeda motor, dan jelaskan arti
grafik tersebut.
2. Evaluasi
a. Jelaskan prinsip kerja motor bensin 2 tak, dan motor bensin 4 tak.
b. Jelaskan keuntungan dan kelemahan 4 tak dibandingkan motor 2 tak.
c. Apakah yang
dimaksud motor long stoke, motor square dan motor over-square? Berikan contohnya.
d. Sebuah sepeda
motor mempunyai diameter silinder 50 mm, panjang langkah 50 mm,
1). Berdasarkan
perbandingan diameter dan pangjang langkah termasuk jenis motor apa?
2). Tentukan perbandingan kompresinya bila diketahui volume kompresinya 15
cc.
3). Tentukan daya indikator mesin bila saat mesin berputar 3000 rpm,
tekanan rata-rata didalam silinder 6 kg/cm2.
4). Tentukan perubahan perbandingan kompresi bila tebal kepala silinder
dikurangi 0,5 mm.
e. Jelaskan hal-hal yang harus diperhatikan saat mengurangi tebal kepala
silinder dengan tujuan meningkatkan perbandingan kompresi.
f. Jelaskan hubungan perbandingan kompresi dengan daya mesin.
g. Apakah yang
dimaksud daya rem atau daya poros?, Bagaimana cara meningkatkan daya poros?.
h. Apakah nama alat untuk mengukur daya mesin?, sebutkan alat macam alat
tersebut.
i. Apakah yang dimaksud torsi mesin?, bagaimana hubungan torsi mesin dengan
kosumsi bahan bakar.
j. Apakah yang dimaksud efisiensi volumetrik?, Bagaimana cara meningkatkan
efisiensi volumetrik?.
k. Apakah yang
dimaksud offset engine dan offset piston?, apakah keuntungan dampak offset
engine dan offset piston terhadap kerja motor.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar