Motor Bakar

2.3.1        Motor bensin 4 langkah

                  Motor bensin empat langkah adalah motor yang setiap satu kali pembakaran bahan bakar memerlukan 4 langkah dan 2 kali putaran poros engkol, dapat dilihat pada (gbr.2.3).

         Prinsip kerja motor 4 langkah dapat dijelaskan sebagai berikut :

         Langkah isap :

1.      Torak bergerak dari TMA ke TMB

2.      Katup masuk terbuka, katup buang tertutup.

3.      Campuran bahan bakar dengan udara yang telah tercampur didalam karburator masuk kedalam silinder melalui katup masuk.

4.      Saat torak berada di TMB katup masuk akan tertutup.

                        Gambar 2.3. Skema Gerakan Torak 4 langkah

  (Sumber : Arismunandar, 2002)

Langkah kompresi :

1.      Torak bergerak dari TMB ke TMA.

2.      Katup masuk dan katup buang kedua-duanya tertutup sehingga gas yang telah diisap tidak keluar pada waktu ditekan oleh torak yang mengakibatkan tekanan gas akan naik.

3.      Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA busi mengeluarkan bunga api.

4.      Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi terbakar.

5.      Akibat pembakaran bahan bakar, tekanannya akan naik menjadi kira-kira tiga kali lipat.

Langkah kerja / ekspansi :

1.      Saat ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup.

2.      Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang kemudian menekan torak turun kebawah dari TMA ke TMB.

3.      Tenaga ini disalurkan melalui batang penggerak, selanjutnya oleh poros engkol diubah menjadi gerak berputar.

Langkah pembuangan :

1.      Katup buang terbuka, katup masuk tertutup.

2.      Torak bergerak dari TMB ke TMA.

3.      Gas sisa pembakaran terdorong oleh torak keluar melalui katup buang.

2.3.1        Motor Bensin 2 Langkah

                  Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses pembakarannya dilaksanakan dalam satu kali putaran poros engkol atau dalam dua kali gerakan piston.

                           Gambar 2.4. Skema Proses kerja mesin 2 Langkah

(Sumber ; Boentarto, 1995)

          Pada (Gbr. 2.4) merupakan kerja pada motor 2 langkah, jika piston bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas maka saluran bilas dan saluran buang akan tertutup. Dalam hal ini bahan bakar dan udara dalam ruang bakar dikompresikan. Sementara itu campuran bahan bakar dan udara masuk ruang engkol, beberapa derajat sebelum piston mencapai titik mati atas, busi akan meloncatkan api sehingga terjadi pambakaran bahan bakar.

         Prinsip kerja dari motor 2 langkah :

Langkah hisap :

1.      Torak bergerak dari TMA ke TMB.

2.      Pada saat saluran bilas masih tertutup oleh torak, didalam bak mesin terjadi kompresi terhadap campuran bensin dengan udara.

3.      Di atas torak, gas sisa pembakaran dari hasil pembakaran sebelumnya sudah mulai terbuang keluar saluran buang.

4.      Saat saluran bilas terbuka, campuran bensin dengan udara mengalir melalui saluran bilas terus masuk kedalam ruang bakar.

Langkah kompresi :

1.      Torak bergerak dari TMB ke TMA.

2.      Rongga bilas dan rongga buang tertutup, terjadi langkah kompresi  dan setelah mencapai tekanan tinggi busi memercikkan bunga api listrik untuk membakar campuran bensin dengan udara tadi.

3.      Pada saat yang bersamaan, dibawah (di dalam bak mesin) bahan bakar yang baru masuk kedalam bak mesin melalui saluran masuk.

Langkah kerja/ekspansi :

1.      Torak kembali dari TMA ke TMB akibat tekanan besar yang terjadi pada waktu pembakaran bahan bakar

2.       Saat itu torak turun sambil mengkompresi bahan bakar baru di dalam bak mesin.

Langkah buang :

1.      Menjelang torak mencapai TMB, saluran buang terbuka dan gas sisa pembakaran mengalir terbuang keluar.

2.      Pada saat yang sama bahan bakar baru masuk ke dalam ruang bahan bakar melalui rongga bilas.

3.      Setelah mencapai TMB kembali, torak mencapai TMB untuk mengadakan langkah sebagai pengulangan dari yang dijelaskan diatas.

 Teknologi Kawasaki Untuk Mengurangi Emisi Gas Buang

            Kawasaki mencatat gas buang Ninja sebagai berikut: 0,49 gram/km karbon monoksida (CO), 0,55 gram/km hidrokarbon(HC),  dan 0,016 gram/km nitrogen oksida  (NOx).

a. Super KIPS

            Super KIPS (Kawasaki Integrated Powervalve System) adalah suatu mekanisme klep yang mengontrol gas buang pada exhaust port. Super KIPS berfungsi membuka pada putaran/rpm tinggi yang berfungsi terutama untuk menghasilkan tenaga ( power ) yang maksimal. Dengan adanya klep tersebut, pada waktu putaran mesin rendah, campuran sisa pembakaran termasuk didalamnya unsur HC, yang pada mesin 2-tak biasa seyogyanya akan terbuang, dapat dicegah untuk keluar sehingga kadar HC yang dihasilkan menjadi rendah dalam sisa gas buangnya.

            Bagian terpenting dari Super KIPS adalah adanya klep ( valve ) yang difungsikan pada lubang pembuangan. Katup/klep ini berfungsi karena mekanisme tertentu di dalam mesin. Katup ini berfungsi membuka pada kecepatan/RPM di atas 7000-8500. Katup ini akan berfungsi membuka pada RPM tinggi, agar pembuangan gas sisa pembakaran dapat berlangsung lebih sempurna. Sebaliknya katup ini akan berfungsi menutup pada RPM rendah untuk menghindarkan terbuangnya campuran bensin-udara yang baru masuk ke ruang bakar dan karter.

                                                Gambar2.14. Super Kips

a.     HSAS

            HSAS (High Performance Secondary Air Sustem) yaitu suatu saluran udara bersih yang langsung disuntikkan ke ruangan (chamber) dimana gas buang dari ruang bakar bermuara. Pada akhir saluran udara ini ditempatkan mekanisme reed-valve, yang hanya membuka pada saat tekanan dalam chamber rendah (pada waktu putaran mesin rendah). Pada saat tekanan dalam chamber tinggi (pada waktu putaran mesin tinggi) reed valve tertutup. Pada waktu klep Super KIPS membuka (pada RPM tinggi) HSAS berfungsi menutup, sebaliknya pada waktu putaran mesin rendah klep Super KIPS menutup, HSAS berfungsi membuka, pada saat terbuka itulah udara segar masuk ke exhaust chamber. Kegunaan utama HSAS adalah mempercepat reaksi oksidasi dalam catalylic converter dengan cara menginduksi udara segar ke dalam campuran gas sisa pembakaran serta membentuk campuran gas yang padat oksigen.

Gambar 2.15. Perangkat dalam HSAS

Sistem VVT-i

Sistem VVT-i (Variable Valve Timing - intelligent) merupakan serangkaian peranti untuk mengontrol penggerak camshaft yang diperkenalkan pada tahun 1996. Pada VVT-i  ini bagian yang divariasikan adalah timing (waktu buka-tutup) intake valve dengan merubah atau menggeser posisi intake camshaft terhadap puli camshaft drive. Fluida yang digunakan sebagai aktuator untuk menggeser posisi camshaft adalah oli mesin yang diberikan tekanan.

Jadi disini maksudnya puli pada intake camshaft adalah fleksibel, camshaft–nya bisa diputar maju atau mundur. gunanya untuk menyesuaikan waktu bukaan katup dengan kondisi mesin sehingga bisa didapat torsi optimal di setiap tingkat kecepatan, sekaligus menghemat bahan bakar dan mengurangi emisi gas buang.

Gambar 1.1. Sistem VVT-i

Prinsip kerja VVT-i

Waktu bukaan camshaft bisa bervariasi pada rentang 60 derajat . Misalnya, pada saat start, kondisi mesin dingin dan mesin stasioner tanpa beban, timing dimundurkan 30 . Cara ini akan menghilangkan overlap yaitu peristiwa membukanya katup masuk dan buang secara bersamaan di akhir langkah pembuangan karena katup masuk baru akan membuka beberapa saat setelah katup buang menutup penuh. Logikanya, pada kondisi ini mesin tak perlu bekerja ekstra. Dengan tertutupnya katup buang, tak ada bahan bakar  yang terbuang saat terhisap ke ruang bakar. Konsumsi bahan bakar jadi hemat dan mesin lebih ramah lingkungan. Sedangkansaat ada beban, timing akan maju 30 Derajat overlaping akan meningkat. Tujuannya untuk membantu mendorong gas buang serta memanaskan campuran bahan bakar dan udara yang masuk. Untuk mewujudkannya, ada VVT-i controller pada timing gear di intake camshaft. Alat ini terdiri atas housing (rumah), kemudian di dalamnya ada ruangan oli untuk menggerakkan vane atau baling – baling . Baling-baling itu terhubung dengan camshaft. Di dalamnya terdapat dua jalur oli menuju masing-masing ruang oli di dalam rumah VVT-i controller. Dari jalur oli yang berbeda inilah, vane akan mengatur waktu bukaan katup. 

 Gambar1.2.VVT-i Controller

Posisi advance timing (maju) didapat dengan mengisi oli ke ruang belakang masing–masing  bilah vane. Sehingga vane akan bergerak maju dan posisi timing pun ikut  maju 30 derajat. Tekanan olinya sendiri disediakan oleh camshaft timing oli control valve yang diatur oleh ECU (Electronic Control Unit ) mesin.

Gambar 1.3. Posisi Advanced Timing

Kebalikannya, untuk kondisi retard (mundur), ruang di depan vane akan terisi dan posisi timing mundur. Sedangkan kalau dibutuhkan pada kondisi standar, ada pin yang akan mengunci posisi vane tetap ada di tengah.Dari semua paparan diatas tujuannya cuma satu, yaitu mendapatkan power dan torsi yang optimal di semua kondisi dan beban kerja dengan tetap irit bahan bakar.

Komponen VVT-i

1. ECU (Electronic Control Unit)

2. Camshaft Position Sensor

3. Camshaft Timing Oil Control Valve

4. Crankshaft Position Sensor

1. ECU (Electronic Control Unit)

ECU merupakan perangkat yang bertugas menerima masukan dari sensor yang kemudian dikalkulasi untuk mencari kondisi optimum dan memberi perintah ke aktuator untuk melakukan fungsinya. Misalkan memerintahkan injektor menyemprotkan bahanbakar atau memerintahkan ignition coil untuk melepaskan listrik tegangan tinggi ke busi sehingga akan timbul bunga api. Jadi, aktuator berfungsi sebagai kacungnya ECUsehingga mesin bekerja dalam kondisi optimalnya. Guna mengetahui berapa bahan bakar yang harus disemprot dan berapa derajat sebelum titik mati atas busi harus dinyalakan, ECU dilengkapi dengan database yang lazim dikenal dengan engine mapping. ECU selalu membandingkan hasil masukan sensor dengan engine mapping guna mengetahui apa yang harus diperintahkan kepada aktuator. 

2.Camshaft Position Sensor

Camshaft merupakan sebuah alat yang digunakan dalam mesin torak untuk menjalankan valve. Dia terdiri dari batangan silinder. Cam membuka katup dengan menekannya, atau dengan mekanisme bantuan lainnya, ketika mereka berputar. Camshaft Position Sensor (CPS) berguna untuk mengetahui kedudukan camshaft.

Jika ada perubahan beban mesin atau perubahan putaran mesin yang semuanya diolaholeh ECU dan dihitung untuk mendapatkan sebesar mungkin efisiensi volumetrik, dari perhitungan ECU ini didapatlah kedudukan camshaft yang harus diubah. ECU ini akan memerintahkan module VVTI untuk merubah kedudukan camshaft. Setelah Module VVTI menerima perintah dari ECU untuk mengubah kedudukan

camshaft, maka module VVTI akan mengirimkan signal ke OCV (Oil Control Valve) untuk mengatur “tekananan oli” yang akan diteruskan ke sprocket. Dengan adanya perubahan tekanan oli yang dilakukan oleh OCV ini yang sampai ke sprocket, maka sprocket akan berubah posisinya. Karena sprockeet itu menjadi satu sama camshaft, maka camshaft akan berubah posisinya sesuai yang diinginkan oleh ECU.

Kedudukan camshaft yang baru ini dideteksi oleh CPS dan signalnya dikirimkan ke ECU sebagai update posisi / kedudukan camshaft dan kedudukan camshaft ini akan menentukan timing dari valve, begitu seterusnya. 

3. Camshaft Timing Oil Control Valve

Camshaft Timing Oil Control Valve mengendalikan posisi spool valve berdasarkan sinyal yang dikirim ECU hingga mengalokasikan tekanan oli ke VVT-i Controller untuk sisi maju dan sisi mundur. Ketika mesin berhenti, Camshaft Timing Oil Control Valve berada dalam sisi mundur.

4.Crankshaft Position Sensor

Sensor ini memberitahu ECU  kecepatan putaran mesin dengan tepat. Pada sistem penyemprotan bahan bakar, sensor ini juga memberitahu ECU waktu yang tepat untuk menyemprotkan bahan bakar yang kemudian diteruskan ke  fuel injector.