teori dasar pompa
DESCRIPTION
Pompa adalah salah satu alat yang digunakan untuk memindahkan fluida dari satu tempat ke tempat lain.TRANSCRIPT
-
10
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Engine (Motor Bakar) Secara Umum
Motor bakar adalah motor penggerak mula yang pada prinsipnya adalah sebuah alat
yang mengubah energi kimia menjadi energi panas lalu dikonversi menjadi energi
mekanik. Engine / motor bakar biasa dipergunakan untuk menggerakan suatu objek yang
membutuhkan penggerak mula untuk pengoperasiannya, contoh dilapangan generator
digerakan Sementara untuk motor bakar berbahan bakar gas, tenaga mekaniknya diperoleh
dari hasil pembakaran campuran antara bahan bakar gas dan udara yang dikompresikan ke
dalam ruang bakar (Chombution Chamber). Kemudian dengan bantuan panas yang
diperoleh dari loncatan bunga api listrik (Spark ignition) maka akan terjadi ledakan yang
menimbulkan ekspansi gas.
Pada tahun 1860 Lenoir dari Perancis membuat mesin gas bersiklus dua langkah.
Bahan bakar dinyalakan dengan percikan atau loncatan bunga api listrik pada langkah
pengisian, oleh karena itu mesin ini bekerja dengan sistem tanpa kompresi, maka mesin
yang memiliki siklus dua langkah tidak dapat menghasilkan daya dan efisiensi yang tinggi.
Pada tahun 1862 Beau de Rochas dari perancis berusaha memperbaiki mesin uap
bersiklus dua langkah menjadi empat langkah dengan cara menambahkan tahap kompresi
sebelum gas dinyalakan sehingga mesin uap menghasilkan pembakaran yang lebih
sempurna sehingga dapat menghasikan daya dan efisiensi yang tinggi dibandingkan mesin
bersiklus dua langkah.
2.2 Jenis Motor Bakar
Di dalam motor bakar terdapat tenaga panas bahan bakar yang di ubah menjadi
tenaga mekanik, sehingga dalam hal ini merupakan proses pembakaran dalam mesin, jika
pembakaran berlangsung maka diperlukan :
Bahan bakar, udara, sumber panas.
Bahan bakar dan udara dimasukkan ke dalam ruang bakar.
Bahan bakar dipanaskan hingga suhu nyala.
Pembakaran ini menimbulkan panas yang menghasilkan tekanan yang kemudian
menghasilkan tenaga mekanik. Contoh aplikasi dari pembakaran dalam ini digunakan pada
-
11
power rendah, misalnya motor bensin dan motor diesel. Motor yang sistem pembakarannya
termasuk kedalm sistem pembakaran dalam yaitu misalnya; mesin bensin, mesin diesel dan
mesin gas.
2.2.1 Mesin Diesel
Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam. Lebih spesifik lagi,
sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas
yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi).
Cara Kerja Mesin Diesel
Ketika udara dikompresi suhunya akan meningkat (seperti dinyatakan oleh
Hukum Charles), mesin diesel menggunakan sifat ini untuk proses pembakaran.
Udara disedot ke dalam ruang bakar mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang
merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin bensin. Beberapa saat
sebelum piston pada posisi Titik Mati Atas (TMA) atau BTDC (Before Top Dead
Center), bahan bakar diesel disuntikkan ke ruang bakar dalam tekanan tinggi melalui
nozzle supaya bercampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil
pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat. Penyemprotan bahan bakar
ke ruang bakar mulai dilakukan saat piston mendekati (sangat dekat) TMA untuk
menghindari detonasi. Penyemprotan bahan bakar yang langsung ke ruang bakar di
atas piston dinamakan injeksi langsung (direct injection) sedangkan penyemprotan
bahan bakar kedalam ruang khusus yang berhubungan langsung dengan ruang bakar
utama dimana piston berada dinamakan injeksi tidak langsung (indirect injection).
Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran mengembang
dengan cepat, mendorong piston ke bawah dan menghasilkan tenaga linear. Batang
penghubung (connecting rod) menyalurkan gerakan ini ke crankshaft dan oleh
crankshaft tenaga linear tadi diubah menjadi tenaga putar. Tenaga putar pada ujung
poros crankshaft dimanfaatkan untuk berbagai keperluan.
Mesin diesel sulit untuk hidup pada saat mesin dalam kondisi dingin. Beberapa
mesin menggunakan pemanas elektronik kecil yang disebut busi menyala
(spark/glow plug) di dalam silinder untuk memanaskan ruang bakar sebelum
penyalaan mesin. Lainnya menggunakan pemanas "resistive grid" dalam "intake
manifold" untuk menghangatkan udara masuk sampai mesin mencapai suhu operasi.
-
12
Setelah mesin beroperasi pembakaran bahan bakar dalam silinder dengan efektif
memanaskan mesin.
Dalam cuaca yang sangat dingin, bahan bakar diesel mengental dan
meningkatkan viscositas dan membentuk kristal lilin atau gel. Ini dapat memengaruhi
sistem bahan bakar dari tanki sampai nozzle, membuat penyalaan mesin dalam cuaca
dingin menjadi sulit. Cara umum yang dipakai adalah untuk memanaskan penyaring
bahan bakar dan jalur bahan bakar secara elektronik. Untuk aplikasi generator listrik,
komponen penting dari mesin diesel adalah governor, yang mengontrol suplai bahan
bakar agar putaran mesin selalu pada putaran yang diinginkan. Apabila putaran
mesin turun, maka akan terlalu banyak kualitas listrik yang dikeluarkan akan
menurun sehingga peralatan listrik tidak dapat bekerja sebagaimana mestinya,
sedangkan apabila putaran mesin terlalu tinggi maka dapat mengakibatkan over
voltage yang bisa merusak peralatan listrik. Mesin diesel modern menggunakan
pengontrolan elektronik canggih untuk mencapai tujuan ini melalui modul kontrol
elektronik (ECM) atau unit kontrol elektronik (ECU) - yang merupakan "komputer"
dalam mesin. ECM/ECU menerima sinyal kecepatan mesin melalui sensor dan
menggunakan algoritma dan mencari tabel kalibrasi yang disimpan dalam
ECM/ECU, dia mengontrol jumlah bahan bakar dan waktu melalui aktuator
elektronik atau hidraulik untuk mengatur kecepatan mesin.
2.2.2 Mesin bensin
Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin
pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran,
dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis.
Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan
bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk
proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam
ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar
disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan
udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan
bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut
akan terbakar dengan sendirinya. Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan
-
13
bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin
modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar
termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah
lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau
sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai
dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar di motor
otto terjadi diluar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar
seproporsional mungkin. Hal ini disebut EFI.
Tipe-tipe mesin bensin berdasarkan siklus proses pembakaran adalah :
Mesin satu tak, setiap langkah piston terjadi proses pembakaran.
Mesin dua tak, memerlukan dua langkah piston dalam satu siklus proses
pembakaran.
Mesin empat tak, memerlukan empat langkah piston dalam satu siklus proses
pembakaran.
Mesin wankel (rotary engine/wankel engine). memerlukan satu putaran penuh
rotor dalam satu siklus pembakaran.
Tiga syarat utama supaya mesin bensin dapat berkerja :
Kompresi ruang bakar yang cukup.
Komposisi campuran udara dan bahan bakar yang sesuai.
Pengapian yang tepat (besar percikan busi dan waktu penyalaan/timing
ignition).
Sistem-sistem dalam mesin bensin mencakup :
Sistem bahan bakar (fuel system).
Sistem pengapian (ignition system).
Sistem pemasukan udara dalam ruang bakar (intake system).
Sistem pembuangan udara hasil pembakaran (exhaust system).
Sistem katup (valve mechanism)
Sistem pelumasan (lubricating system)
Sistem pendinginan (cooling system).
Sistem penyalaan (starting system).
-
14
2.2.3 Mesin Gas
Untuk sistem atau proses pembakaran pada mesin gas sama dengan mesin
bensin yaitu sistem atau mesin empat langkah. Akan tetapi, terdapat perbedaan yaitu
didalam hal pencampuran bahan bakar. Didalam mesin bensin pencampuran bahan
bakar dengan udara terjadi pada langkah hisap sedangkan pada mesin gas
pencampuran bahan bakar (gas) dengan udara terjadi didalam karburatyang masuk
adalh udara dan bahan bakar (gas) yang telah tercampuror. Sehingga pada saat
langkah hisap udara dan bahan bakar (gas) sudah tercampur.
2.3 Tipe Mesin Berdasarkan Siklus Proses Pembakaran
2.3.1 Sistem Dua Langkah
Mesin dua tak atau dua langkah adalah mesin pembakaran dalam yang dalam
satu siklus pembakaran terjadi dua langkah piston yang terdiri dari langkah awal Isap
& Kompresi lalu langkah kedua Pembakaran & Buang.
Dibawah ini adalah gambar proses dari mesin dua langkah kerja:
Gambar 2.1 siklus dari mesin dua Langkah
Prinsip kerja
Dalam satu siklus kerja 2 tak hanya terdiri dari 1 kali gerakan naik dan 1
gerakan turun dari piston saja. Desain dari ruang bakar mesin 2 tak memungkinkan
terjadinya hal semacam itu. Ketika piston naik menuju TMA untuk melakukan
kompresi maka katup hisap terbuka dan masuklah campuran bahan bakar dan udara,
sehingga dalam satu gerakan piston dari TMB ke TMA menjalankan dua langkah
sekaligus yaitu kompresi dan isap. Pada saat sesaat sebelum piston mencapai TMA
-
15
maka busi menyala, gas campuran meledak dan memaksa piston kembali bergerak ke
bawah menuju TMB. Gerakan piston yang ini disebut langkah ekspansi. Namun
sembari piston melakukan langkah ekspansi atau usaha, sesungguhnya juga
melakukan langkah buang melalui katup buang (sisi kanan dinding silinder pada
gambar) . Hal ini bisa terjadi karena gas hasil pembakaran terdorong keluar akibat
campuran bahan bakar dan udara baru yang juga masuk dari sisi kiri dinding silinder.
Gambar penjelasan proses dari kinerja motor bakar 2 tak:
Gambar 2.2 Proses Intake
Langkah Masuk (Intake). Campuran bahan bakar dan udara dihisap masuk ke dalam
rumah engkol akibat tekanan vakum yang terjadi pada saat piston bergerak ke atas.
Gambar 2.3 Proses Transfer/Exhaust
Langkah Penyaluran (Transfer/Exhaust). Pada saat mendekati posisi titik mati
bawah, saluran masuk terbuka dan campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam
silinder. Pada saat yang sama masuknya campuran bahan bakar dan udara tersebut
mendorong sisa hasil pembakaran keluar melalui saluran pengeluaran pada sisi yang
berlawanan dari lubang pemasukan.
-
16
Gambar 2.4 Proses Compression
Langkah Tekan (Compression). Selanjutnya piston bergerak ke atas dan menekan
campuran bahan bakar dan udara. (pada saat yang sama terjadi langkah masuk yang
berikutnya di bagian bawah piston).
Gambar 2.5 Proses Power
Langkah Tenaga (Power). Pada saat pendekati posisi titik mati atas busi akan
menyala dan menyundut campuran bahan bakar dan udara sehingga terjadi ledakan
yang mendorong piston ke bawah.
2.3.2 Sistem Empat Langkah
Prinsip kerja motor bakar empat langkah adalah bila satu kali proses
pembakaran bahan bakar memerlukan empat langkah gerakan piston dan dua kali
putaran poros engkol. Siklus motor bakar empat langkah adalah sebagai berikut :
-
17
Gambar 2.6 Siklus empat langkah
a) Langkah Hisap
Proses yang terjadi pada langkah hisap adalah :
Torak bergerak dari TMA ke TMB
Katup masuk terbuka sedangkap katup buang tertutup
Campuran bahan bakar dengan udara yang telah bercampur di dalam
karburator, masuk ke dalam silinder melalui katup masuk
Saat torak berada di TMB katup masuk akan tertutup
Intake (induction) stroke. Campuran bahan bakar (gas) dan udara
dihisap masuk ke dalam rumah engkol karena akibat tekanan vakum yang
terjadi pada saat piston bergerak.
b) Langkah Kompresi
Proses yang terjadi pada langkah kompresi adalah :
Torak bergerak dari TMB ke TMA
Katup masuk dan katup buang keduanya tertutup sehingga gas yang
telah di hisap tidak keluar pada waktu di tekan oleh torak yang
mengakibatkan tekanan gas naik
Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA, busi mengeluarkan
bunga api listrik
Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi kemudian akan
terbakar
Akibat pembakaran bahan bakar, tekanannya akan naik menjadi kira-
kira mencapai tiga kali lipat dari tekanan semula
-
18
Compression stroke piston bergerak ke atas dan menekan campuran
bahan bakar (gas) dan udara. Pada saat yang sama terjadi langkah masuk
berikutnya di bagian bawah piston.
c) Langkah Kerja atau Ekspansi
Proses yang terjadi pada langkah kerja (ekspansi) adalah :
Pada langkah ini katup buang dan katup masuk masih tertutup
Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang (volume
gas bertambah) kemudian menekan torak turun ke bawah dari TMA
ke TMB
Kemudian tenaga ini akan di salurkan melalui batang penggerak yang
selanjutnya oleh poros engkol diubah menjadi gerka berputar
Langkah tenaga (power). Pada saat mendekati posisi titik mati atas
busi akan menyala dan menyudut campuran bahan bakar (gas) dan udara
sehingga terjadi ledakan yang mendorong piston ke bawah.
d) Langkah Buang
Proses yang terjadi pada langkah buang adalah :
Katup buang terbuka sedangkan katup masuk masih tertutup
Torak bergerak dari dari TMB ke TMA
Gas hasil sisa pembakaran akan terdorong oleh torak keluar melalui
katup buang.
Langkah penyaluran (transfer exhaust). Pada saat mendekati posisi
bawah saluran masih terbuka dan campuran bahan bakar (gas) dan udara
masuk ke dalam silinder. Pada saat yang sama masuknya campuran bahan
bakar (gas) dan udara tersebut mendorong sisa hasil pembakaran ke luar
melalui saluran pengeluaran pada sisi yang berlawanan dari lubang
pemasukan.
2.4 Komponen Engine
Berikut adalah bagian-bagian atau komponen utama yang terdapat di dalam motor
bakar gas.
-
19
Gambar 2.7 Komponen-komponen Engine
a) Engine Block (Blok Mesin)
Gambar 2.8 Blok Mesin
Fungsi :
Tempat pemikul beban bagian - bagian motor yang lainnya
Tempat kedudukan silinder
Tempat keduukan poros engkol dan poros nok
Tempat saluran minyak pelumas
Tempat saluran air pandingin
Tempat saluran bilas untuk motor 2 langkah
b) Cylinder head (Kepala silinder)
Gambar 2.9 Kepala Silinder
-
20
Fungsi :
Sebagai tutup silinder
Bersama sama silinder dan kepala torak membentuk ruang bakar
Tempat kedudukan katup
Tempat kedudukan poros nok
Tempat dudukan saluran masuk dan saluran buang
Tempat pemasangan busi pada motor Otto, dan injektor pada motor Diesel
Komponen yang terdapat di dalam kepala silinder :
Rocker Arm (pelatuk)
Fungsi : Untuk menggerakan katup buang dan katup isap
Valve (Katup)
Menutup dan membuka saluran udara masuk dan saluran gas buang
Starting valve
Fungsi : Membuka dan menutup saluran udara start mesin
c) Piston dan Connecting Rod
Gambar 2.10 Piston dan Connecting Rod
Fungsi untuk piston (torak) adalah :
Merapatkan ruang bakar
Menerima tekanan pembakaran
Menyerap panas hasil pembakaran
Meneruskan tekanan hasil pembakaran
Meneruskan panas pembakaran ke liner
Fungsi untuk connecting rod (batang torak) adalah :
-
21
Meneruskan tekanan torak ke poros engkol
Meneruskan putaran porors engkol ke torak
d) Crankshaft dan Camshaft
Gambar 2.11 Crankshaft
Fungsi dari crankshaft (poros engkol) adalah :
Merubah gerak lurus menjadi gerak bolak balik atau sebaliknya
Tempat bertumpunya batang torak
Gambar 2.12 CamShaft
Fungsi dari camshaft (poros hubungan) adalah :
Merubah gerak putar menjadi gerak lurus
Mengatur dan buka tutup katup
Penggerak pompa pengabutan bahan bakar