Landasan Teori
BAB II LANDASAN TEORI
Motor bensin merupakan motor penggerak yang banyak digunakan untuk menggerakan mobil-mobil dijalan raya. Motor bakar merupakan suatu mesin yang mengubah energi panas menjadi suatu tenaga penggerak. Tenaga yang dihasilkan digunakan untuk menggerakan piston yang dihubungkan dengan poros engkol. Apabila tenaga yang digunakan untuk menggerakan motor tersebut diperoleh dari pembakaran bahan bakar yang terjadi didalam motor itu sendiri maka motor tersebut termasuk motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engine) . Selain motor bensin yang termasuk motor pembakaran dalam adalah motor diesel.
2.1
Prinsip Kerja Motor Bensin Apabila ditinjau dari prinsip kerjanya pada mesin sepeda motor maupun mesin
mobil dapat dibedakan menjadi dua, ya itu motor empat langkah dan dua langkah. Namun pada umumnya mesin -mesin sekarang banyak menggunakan motor 4 langkah. Yang dimaksud motor 4 langkah adalah motor yang pada setiap dua kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha atau terjadi satu kali pembakaran bahan bakar. Keempat langkah dari motor empat langkah tersebut diatas :
Tugas Akhir
5
Landasan Teori
Langkah isap :
Pada langkah ini katup masuk membuka dan katup buang menutup. Piston bergerak dari titik mati atas ketitik mati bawah. Pada langkah isap gas baru h asil campuran bahan bakar dan udara didalam karburator terhisap masuk kedalam silinder.
Langkah Kompresi:
katup masuk dan katup buang menutup Piston bergerak dari titik mati bawah ketitik mati atas, sehingga menyebabkan volume ruang silinder diatas piston menjadi mengecil. Hal ini menyebabkan kenaikan tekanan dan temperatur. Tekanan ini disebut tekanan kompresi.
Langkah Expansi:
Katup masuk dan katup buang menutup. Gas akan mengembang dengan cepat dan tekanannya naik akibat terbakar oleh loncatan bunga api dari elektroda busi. Akibat tekanan gas yang tinggi tersebut akan mendorong piston kebawah yaitu dari titik mati atas ketitik mati bawah. Langkah ini disebut juga sebagai langkah usaha.
Langkah Buang:
Pada langkah ini katup masuk menutup dan katup buang membuka. Piston bergerak dari titik mati bawah ketitik mati atas. Gas bekas hasil pembakaran didorong keluar oleh piston.
Tugas Akhir
6
Landasan Teori
Proses pembakaran pada motor bensin empat langkah berlangsung pada volume konstan. Berikut gambar langkah kerja motor bensin empat lan gkah :
Gambar 2.1. Langkah Kerja Motor Bensin Empat Langkah
a. Langkah Isap. Katup isap membuka, katup buang menutup. Piston bergerak turun. Gas baru hasil pencampuran bahan bakar dan udara masuk keruang silinder motor. b. Langkah Kompresi. Kedua katup me nutup. Piston bergerak naik. Tekanan gas dalam silinder naik. c. Langkah usaha. Kedua katup menutup. Piston bergerak turun akibat ledakan pembakaran gas dalam silinder. d. Langkah Buang. Katup isap menutup, katup buang membuka, Piston bergerak naik. Gas bekas pembakaran keluar melalui lubang buang.
Tugas Akhir
7
Landasan Teori
2.2
Bagian-bagian dari Motor Bensin 2.2.1
Blok Silinder dan Silindernya Blok silinder merupakan komponen yang sangat penting karena pada
blok silinder tersebut dipasang berbagai komponen lainnya. Bebera pa komponen yang dipasang pada blok silinder antara lain pompa bensin, katup, karburator, pompa oli, dan sebagainya. Blok silinder dibuat dari bahan khusus, karena blok silinder harus kuat terhadap panas dan goncangan akibat arus bolak -balik piston dan gerak putar poros engkol. Biasanya blok silinder dibuat dari besi tuang, namun ada juga yang terbuat dari paduan alumunium untuk memperingan bobot dari motor. Sebagai pendingin, blok silinder diberi mantel pendingin (water kacket) yang bersirkulasi disekitar silinder. Susunan silinder motor ada bermacam -macam pertimbangan untuk menentukan susunan silinder umumnya adalah tempat, getaran dan efisiensi tenaga motor. Pada kepala silinder terdapat gasket yang berfungsi sebagai perapat antara blok silinder dan ke pala silinder, keduanya diikat dengan baut tanam. Gasket kepala silinder harus kuat terhadap tekanan pengerasan kepala silinder, suhu dan tekanan yang tinggi. Gasket yang rusak akan mengakibatkan kebocoran sehingga menyebabkan kebocoran kompresi. Pada kepa la silinder terdapat katup-katup dan mekanismenya.
Tugas Akhir
8
Landasan Teori
Gambar 2.2 Blok Silinder Sebuah Motor
2.2.2
Poros Engkol Hasil dari pembakaran bahan bakar antara lain adalah tenaga dorong
yang menggerakan piston ketitik mati bawah. Poros engkol dihubun gkan dengan batang penggerak. Gerakan piston tersebut adalah gerak lurus bolak -balik. Poros engkol dihubungkan dengan batang penggerak. Agar gerak lurus tersebut dapat dimanfaatkan, maka gerak tersebut diubah menjadi gerak putar oleh poros engkol.
Gambar 2.3 Poros Engkol
Tugas Akhir
9
Landasan Teori
2.2.3
Piston Piston bergerak bolak-balik didalam silinnder, berfungsi untuk
menghisap dan membuang sisa pembakaran. Disamping menerima tekanan akibat ledakan pembakaran piston juga menerima panas yang tinggi. Pada waktu langkah isap piston mengalami perubahan temperatur akibat gas baru yang diisap. Untuk itu piston harus tahan terhadap tekanan, panas yang tinggi dan temperatur yang berubah-ubah. Piston juga perlu didinginkan dengan cara mengalirkan oli ke piston melalui saluran batang penggerak. Pendingin piston bertujuan untuk mengurangi pemuaian.
Gambar 2.4 Piston
2.2.4
Ring piston Ring piston pada motor bensin ada dua macam yaitu ring kompresi dan
ring oli. Fungsi dari ring kompresi adalah sebagai perapat agar kompresi tidak bocor keruang engkol. Ring oli berbeda dengan ring kompresi. Ring oli
Tugas Akhir
10
Landasan Teori
berlubang pada sisinya. Ring oli berfungsi untuk mengikis kelebihan oli pada dinding silinder.
Gambar 2.5 Ring pada Piston
2.2.5
Katup Katup berfungsi untuk membukla dan menutup aliran bahan bakar dan
sisa pembakaran dari dalam silinder. Ada dua macam katup yaitu katup masuk dan katup buang. Katup dibuat dari bahan khusus yang tahan karat dan mampu menerima panas yang tinggi. Katup harus selalu disetel dengan benar karena pengaruh celah katup terhadap tenaga yang dihasilkan oleh motor sangat besar.
2.2.6
Batang Penggerak Batang penggerak berhubungan dengan piston keporos engkol. Batang
pengggerak memindahkan gaya piston dan memutar poros engkol. Ketika berhubungan dengan poros engkol, batang penggerak mengubah gerakan bolak balik piston kedalam gerakan putar dari poros engkol.
Tugas Akhir
11
Landasan Teori
Gambar 2.6 Batang Penggerak
2.3
Siklus Ideal Pada proses thermodinamika dalam motor bakar, semakin ideal suatu
keadaan semakin mudah dianalisa, karena untuk mempermudah analisa dilakukan penyederhanaan yang diusahakan agar tidak terlalu menyimpang jauh dari keadaan yang sebenarnya.
Tugas Akhir
12
Landasan Teori
P
T
3
3
Qin 4
2
1
2 Qout
4
1 S
V
TMA
VC
TMB
VL
Gambar 2.7. Siklus Ideal
Proses dari siklus pada diagram P vs V a dalah sebagai berikut : 0-1
Langkah isap dengan proses tekanan konstan (isobarik).
0-2
Langkah kompresi yang berlangsung secara isentropis dimana tekanan dan temperatur meningkat secara tajam.
2-3
Proses pembakaran pada volume konstan yang diangga p sebagai pemasukan (q in) pada volume konstan (isovolume).
3-4
Langkah kerja terjadi secara isentropis.
Tugas Akhir
13
Landasan Teori
4-1
Proses pembuangan (q out) yang dianggap sebagai proses pengeluaran kalor pada volume konstan (isovolume).
1- 0
Langkah buang dengan proses te kanan konstan (isobarik). Pada siklus ini setelah gas hasil sisa pembakaran dibuang, maka akan masuk kembali gas campuran bahan bakar dan udara.
2.4
Hubungan Motor Bakar Dengan Pelumas Pemanfaatan energi yang datang dari panas akibat terjadinya suatu
pembakaran kerap dipakai orang dalam sistem -sistem tertentu. Demikian juga halnya dengan sistem motor bakar, energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran dalam ruang mesin diubah menjadi energi mekanik. Motor bakar yang mendapat energi panas dari pembakaran yang dihasilkan dalam mesin itu sendiri, dikenal dengan nama motor pembakaran dalam (Internal Combustion Engi ne) dan motor bensin salah satunya. Banyak kriteria yang harus dipenuhi dalam pembuatan suatu motor bakar sehingga menjadi sempurna, adapun pada awalnya tujuan dari pembuatan motor bakar adalah untuk mendapatkan suatu tenaga atau daya yang besar, sehingga mampu untuk menjalankan mesin dengan kemampuan tinggi. Faktor-faktor yang mempengaruhi daya yang dihasilkan oleh motor bakar diefektifkan semaksimal mun gkin, dalam hal ini terus menerus diusahakan oleh ahlinya. Mesin yang bekerja dengan meningkatkan putaran mesin memang akan dihasilkan tenaga yang lebih besar, akan tetapi dilain pihak hal ini akan menyebabkan kenaikan suhu diruang bakar motor dan ini haru s dilayani oleh
Tugas Akhir
14
Landasan Teori
pelumas. Dan sekarang ini pelumas sudah cukup untuk melayani kebutuhan kebutuhan dari mesin-mesin yang baru memiliki kondisi kerja yang relatif lebih berat dengan kondisi kerja mesin terdahulu. Dari penjelasan diatas maka tampak hubungan penting antara perkembangan mesin -mesin baru dengan teknologi pelumas yang kemajuannya selalu seiring karena berkaitan antara satu dengan lainnya.
2.4.1
Pelumas Mesin Perbedaan yang besar sekali antara pelumas mesin dan pelumas lainnya,
pelumas mesin menjadi kotor dengan adanya karbon, asam dan zat kotoran lainnya dari pembakaran. Sebagai contoh, sulfur acid dan hydrochloric acid dibentuk dari hasil pembakaran bahan bakar yang harus dinetralisir. Bahan bakar yang tidak terbakar, kotoran dan karbon juga harus dilarutkan atau dibawa oleh mesin sehingga tidak mengumpul dalam mesin itu sendiri.
1) Sifat Utama Dari Pelumas Mesin Sifat utama dari pelumas seperti dijelaskan berikut ini : Sebagai Pelumas Pelumas mesin melumasi permukaan metal yang bersinggungan dalam mesin dengan cara membentuk lapisan oli (oil film). Lapisan oli (oil film) tersebut berfungsi mencegah kontak langsung antara permukaan metal dan membatasi keausan dan kehilangan tenaga yang minim.
Tugas Akhir
15
Landasan Teori
Bersifat Pendingin Pembakaran menimbulkan panas dan komponen mesin akan menjadi panas sekali. Hal ini menyebabkan keausan yang cepat, bila tidak diturunkan temperaturnya. Untuk melakukan ini oli mesin harus disirkulasi di sekeliling komponen-komponen agar dapat menyerap panas dan mengeluarkannya dari mesin. Sebagi Perapat Pelumas mesin membentuk semacam lapisan antara torak dan silinder. Ini berfungsi sebagai perapat (seal) yang dapat mencegah hilangnya tenaga mesin. Sebaliknya apabila ada kebocoran maka gas campuran yang dikompresikan atau gas pembakaran akan menekan disekeliling torak dan masuk kedalam bak engkol dan ini berarti akan kehilangan tenaga. Sebagai Pembersih Kotoran akan mengendap dalam komponen -komponen mesin. Ini menambah pergesekan dan menyumbat saluran pelumas. Pelumas mesin akan membersihkan kotoran yang menempel tersebut untuk mencegah tertimbun di dalam mesin. Sebagai Penyerap Tenaga Pelumas mesin menyerap dan menekan tekanan lokal yang bereaksi pada komponen yang dilumasi, serta melindungi agar komponen tersebut tidak menjadi tajam saat terjadinya gesekan-gesekan pada bagian-bagian yang saling bersinggungan.
Tugas Akhir
16
Landasan Teori
2) Syarat-Syarat Pelumas Masin Oli mesin harus memiliki syarat sebagai berikut : Harus mempunyai kekentalan yang tepat Apabila terlalu rendah, lapidan oli ini akan mudah rusak dan akan menyebabkan keausan pada komponen. Apabila terlalu tinggi akan menambah tahanan dalam gerakan komponen dan akan menyebabkan mesin berat saat di start dan tenaga akan berkurang. Kekentalan harus relatif stabil tanpa pengaruh adanya perubahan dalam temperatur. Oli mesin harus sesuai dengan penggunaan metal. Tidak merusak atau anti karat terhadap komponen. Tidak menimbulkan busa.
3) Klasifikasi Pelumas Mesin Pelumas mesin diklasifikasikan oleh kualitas atau kekentalan a. Klasifikasi kekentalan Kekentalan menunjukan ke tebalan atau kemampuan untuk menahan aliran suatu cairan (umumnya disebut weight viscosity dalam penjelasan tentang oli mesin). Oli cenderung menjadi encer dan mudah mengalir ketika panas dan cenderung menjadi kental dan tidak mudah mengalir ketika dingin. Tapi masingmasing kecenderungan tersebut tidak sama untuk semua oli. Ada tingkatan permulaan besar (kental) dan ada yang dibuat encer (tingkat kekentalannya rendah).
Tugas Akhir
17
Landasan Teori
Kekentalan atau berat dari oli dinyatakan oleh angka yang dibuat indek kekentalan (menunjukkan kekentalan). Indeknya rendah olinya encer, indek nya tinggi olinya kental. Suatu badan internasional SAE (Society of Automotive Engineers) mempunyai standar kekentalan dengan awalan SAE di depan indek kekentalan. Umumnya menentukan temperatur yang se suai dimana oli tersebut dapat digunakan. Tetapi memilih oli harus hati -hati, tidak hanya sesuai dengan temperatur setempat tapi juga kondisi kerja mesin perlu diperhatikan. Hubungan antara temperatur sekeliling dan indek kekentalan dari oli mesin diperhat ikan dalam tabel.
Gambar 2.8 Hubungan antara temperatur sekeliling dan indek kekentalan dari oli mesin.
b. Maksud kekentalan indek Oli dengan kekentalan rendah memberikan kekentalan indek rendah
Tugas Akhir
18
Landasan Teori
Oli yang indek kekentalannya dinyatakan dalam range (10W -30, 15W40, dll) disebut oli multigrade. Kekentalannya tidak terpengaruh oleh adanya perubahan temperatur dan umumnya digunakan sepanjang tahun (musim). Indek kekentalan diikuti oleh huruf W (10W, dll) yang menunjukkan kekentalan oli pada -20oC. Menggunakan oli kekentalan rendah memudahkan mesin dihidupkan saat musim dingin. Derajat kekentalan tidak termasuk kekentalan ditunjukkan “W” menyatakan kekentalan pada 100oC. Sebagai contoh SAE 10W -30 maksudnya bahwa oli mesin standar olinya SAE 10 pada -20oC dan standar oli sampai SAE 30 pada 100oC.
c. Klasifikasi kualitas Kualitas oli mesin diklasifikasikan sesuai dengan standar API (American Petroleum Institute) dan ditest dengan cara API. Klasifikasi API biasanya tercantum pada masing-masing kemasan oli mesin untuk m enambahkan tingkatan SAE sehingga pemilihan akan lebih mudah bila dilihat dari perbandingan kondisi pengoperasian kendaraan. Untuk tingkatan kualitas datandai dengan kode-kode huruf dan hanya tertera pada pelumas mesin. Kode tersebut terdiri atas dua bagi an yang dipisahkan garis miring. Contohnya, API Service SG/CD, SH+/CE+, dsb. Kode yang berawalan huruf S (kependekan dari kata Spark yang berarti percikan api) adalah spesifikasi untuk mesin bensin. Pembakaran pada mesin bensin memang dinyalakan oleh percik an api busi.
Tugas Akhir
19
Landasan Teori
Sedangkan pada mesin diesel pembakaran terjadi karena adanya tekanan udara sangat tinggi, sehingga kode mutu pelumas mesinnya diawali huruf C (Compression). Huruf kedua pada kode mutu merupakan tingkatan mutunya, sesuai dengan urutan huruf ata u alfabet. Semakin mendekati huruf Z semakin bagus mutu pelumas tersebut. Pelumas dengan kode SG/CD menandakan pelumas tersebut terutama digunakan untuk mesin bensin (SG), meski dapat pula untuk mesin diesel (CD). Dan tingkat mutu pelumas tersebut sampai p ada tingkat G untuk mesin bensin dan tingkat D untuk mesin disel. Sedangkan tanda “+”, misalnya pada kode SH+/CE+, adalah sebagai tanda nilai lebih dari tingkat SH dan CE. Ada juga penulisan kode yang dibalik dengan huruf C di depan, misalnya CD/SF atau CE++/SH+. Ini pun ada maksud tertentu, yaitu pelumas dikhususkan untuk mesin diesel, meskipun bisa pula digunakan pada mesin bensin. Jika diperhatikan, meskipun pelumasnya sama bila digunakan pada mesin diesel, mutunya dinilai lebih rendah dari pada jika pel umas tersebut digunakan pada mesin bensin. Memang umumnya pelumas mesin mempunyai tingkat mutu seperti ini. Mesin diesel mempunyai tekanan atau kompresi dua kali lipat lebih besar daripada mesin bensin. Akibatnya, getaran mesin dan momen puntir yang dihasilkan lebih besar. Tugas pelumas pada mesin diesel pun lebih berat dibandingkan dengan mesin bensin. Karena itu, standar kualitasnya lebih tinggi ketimbang standar kualitas pelimas mesin bensin. Yang menjadi patokan mutu pelumas adalah kekuatan lapisan fil m pelumas yang berfungsi melekatkan pelumas tersebut pada logam. Semakin tinggi kualitasnya, semakin kuat lapisan
Tugas Akhir
20
Landasan Teori
memikat pelumas pada permukaan logam mesin. Dikatakan semakin tinggi kualitasnya lantaran logam semakin terlindung dari proses keausan. Sampai saat ini tingkat kualitas pelumas masih sampai tingkat SJ+ dan CF++. Mesin-mesin teknologi baru seperti Twin-Cam, DOHC, Multi-Valve, VTEC, VVT, Turbo, dsb, menuntut pelumas tingkat tinggi, karena komponen mesin yang harus dilumasi sangat banyak. Dibawah i ni diperhatikan klasifikasi dari oli mesin. Tabel 2.1 Klasifikasi Oli Mesin Untuk Mesin B ensin Klasifikasi API
Penggunaan dan kualitas oli
SA
Minyak murni tanpa bahan tambahan (additive), tidak digunakan di mesin atau motor manapun kecuali jika secara rin ci direkomendasikan oleh pabrik
SB
Digunakan
untuk
mesin
bensin
operasi
ringan
untuk
menghindari oksidasi dan karat pada bearing, biasanya tidak digunakan di nesin atau motor kecuali jika secara rinci direkomendasikan oleh pabrik. SC
Digunakan untuk mesin bensin model 1964 sampai 1967, mengandung anti oxidant dan detergent dispersent
SD
Digunakan untuk mesin bensin model 1968 sampai 1970
SE
Digunakan untuk mesin bensin pada obil penumpang dan beberapa truk pada tahun 1972, disajikan untuk lebih memberikan perlindingan terhadap oksidasi minyak, temperatur tinggi dan karat.
SF
Tugas Akhir
Digunakan untuk mesin bensin pada mobil penumpang dan
21
Landasan Teori
beberapa truk mulai dengan tahun 1980, disajikan untuk meningkatkan satabilitas oksidasi, meningkatkan kemampuan untuk mengurangi keausan, perlindungan terhadap deposit dan karat. SG
Digunakan untuk mesin bensin pada mobil penumpang, van dan truk operasi ringan, dan beberapa mesin diesel mulai dengan model 1989, disajikan untuk mengurangi deposit, oksidasi minyak, pengausan mesin, dan perlindungan terhadap karat.
SH
Untuk mesin bensin pada mobin penumpang, van dan truk operasi ringan, mulai tahun 1989, disajikan untuk mengurangi akumulasi kotoran, oksidasi minyak, pengausan mesin, dan perlindungan terhadap karat.
SJ
Untuk mesin bensin pada mobil penumpang terbaru, van dan truk operasi ringan, tersedia pertama kali pada 15 oktober 1996, kategori ini telah melewati standar kebutuhan minimum API, menghindari oksidasi, menghindari busa, mengurangi keausan karena gesekan, menjaga mesi n dari karat,meningkatkan viskositas pelumas pada suhu dingin atau suhu tinggi untuk menjamin kalancaran fungsi mesin pada berbagai kondisi,dan megurangi akumulasi kotoran pada pelumas.
SL
Tugas Akhir
Spesifikasi ini baru saja pada pertengahan tahun 2001
22
Landasan Teori
2.4.2
Pelumas Sintetis Pelumas sintetis telah lama digunakan untuk militer, komersil dan untuk
keperluan umum, istilah sintetis berarti suatu produk yang dihasilkan tidak dengan proses pemurnian secara alami sehingga menjadi unsur, seperti unsur pelumas mineral yang diproses dari pemurnian minyak mentah. Pelumas sintetis diproses dari beberapa bahan dasar yang berbeda dengan menggunakan beberapa cara yang berbeda. Beberapa campuran kimia yang biasanya digunakan untuk pelumas sintetis meliputi ; 1. Synthetic Hydrocarbons (pad a umumnya polyalphalefins) 2. Organic esters (dibuat dengan mancampur alcohol dan asam) 3. Polyglycols Beberapa merk dari pelumas dintetis biasanya membuat pelumas sintetis dari salah satu atau kombinasi yang sesuai dari beberapa tipe campuran kimia diatas, beberapa oli sintetis biasanya dicampur dengan bahan dasar minyak pelumas, tetapi harus diberi label suatu campuran. Keuntungan utama menggunakan oli sintetis adalah kemampuan untuk mempertahankan karakteristik pelumas pada temperatur dangat rendah. Karakteristik dari pelumas sinetis ini membuat pelumas sintetis menjadi populer diiklim yang lebih dingin, jika pengoperasian mesin dingin adalah penting. Kerugian utama adalah harga. Harga dari pelumas sintetis bisa mencapai empat atau lima kali harga dari pelumas mineral. Beberapa keuntungan dan kerugian pelumas sintetis ;
Tugas Akhir
23
Landasan Teori
Keuntungan pelumas sintetis : 1. Pelumas sintetis membuat mesin mudah dihidupkan pada saat cuaca sangat dingin. 2. Penggunaan pelumas sintetis dapat meningkatkan pemakaian bahan bakar seekonomis mungkin karena dapat mengurangi gesekan secara maksimal pada mesin. 3. Penggunaan pelumas sintetis menghasilkan mesin yang cenderung labih dingin pada daat beroperasi karena gesekan yang minim pada mesin. 4. Memiliki ketahanan panas yang lebih tinggi sehingga tidak m udah rusakdan tahan lama terhadap oksidasi. Kerugian pelumas sintetis : 1. Harga dari pelumas sintetis mencapai empat atau lima kali harga pelumas mineral. 2. Beberapa pelumas sintetis tidak dapat digunakan di beberapa jenis mesin. 3. Karena beberapa oli sintetis l ebih mudah mengalir dan dapat menyusut melewati gasket atau seal, beberapa mesin dapat bocor ketika mulai menggunakan oli sintetis dari oli mineral.
2.4.3
Pelumas Mineral Pelumas mineral digunakan hampir diseluruh mesin otomotif karena
pelumas mineral mempunyai lebih banyak kualitas yang diinginkan, lebih murah dan lebih banyak dibandingkan jenis lain , pelumas mineral bebas dari asam ketika pemurnian oleh karena itu tidak merusak logam dikarenakan reaksi kimia.
Tugas Akhir
24
Landasan Teori
Pelumas berbahan dasar mineral diperoleh sabagai ba gian dari proses pemurnian minyak bumi, ciri fisik dan kimia pelumas tergantung pada jenis minyak bumi yang dihasilkan,.
2.4.4
Bahan Additive Pelumas Selain pelumas, terdapat pula bahan tambahan yang disebut oil treatment
dan engine treatment. oil treatment atau additive adalah suatu bahan tambahan yang berfungsi sebagai “vitamin” bagi oli. Kegunaannya bermacam -macam, antara lain sebagai pembersih ( detergent dispersant), anti beku (antifreeze), anti busa (antifoam), mempertahankan kekentalan oli ( viscosity index improver), dan penguat lapisan film. Aditif sebagai pembersih mengandung semacam larutan pembersih kotoran pada logam dan di dalam pelumas itu sendiri . Kotorankotoran tersebut akan larut dan mengalir bersama pelumas sehingga akhirnya melewati saringan dan akan tertahan. Aditif anti beku kurang populer di indinesia karena memeng tidak diperlukan di daerah tropis. Tetapi negara -negara beriklim sedang dan dingin, aditif ini sangat membantu saat mesin di -start di pagi hari. Aditif anti busa dibutuhkan untuk m encegah munculnya buih pada oli akibat putaran mesin tinggi. Adanya gelembung udara akan membantu proses pelumasan jika gelembung tersebut menempel pada logam mesin. Logam yang berada tepat dibawah gelembung sama sekali tidak terlapisi pelumas, sehingga pada saat gelembung pecah, logam dengan logam akan saling bergesekan, sehingga mempercepat keausan. Aditif untuk mempertahankan kekentalan oli mesin diperlukan untuk mencegah pelumas mengencer. Pada suhu mesin terlalu
Tugas Akhir
25
Landasan Teori
tinggi akibat mesin bekerja dalam waktu lama dan pada suhu udara panas, misalnya pada saat macet, pelumas akan mengencer. Pelumas encer tentu saja kurang efektif menjalankan tugasnya. Karena itulah diciptakan aditif yang dapat mempertahankan kekentalan oli. Selain itu, ada juga bahan aditif yang berfungsi memperkuat lapisan film oli. Dengan adanya aditif jenis ini, lapisan film oli menjadi semakin kuat mengikat pelumas pada permukaan logam yang dilapisinya. Bila aditif ditambahkan kedalam pelumas , sebaiknya dicampur dan diaduk dengan oli mesin te rlebih dahulu sebelum oli mesin dituangkan kedalam mesin. Dengan cara ini pencampuran aditif dengan oli mesin lebih sempurna. Namun, sebelum itu dilakukan, spesifikasi pelumasnya perlu dicek terlebih dahulu. Sebab, beberapa merek oli mesin sudah dilengkapi dengan aditif, sehingga tidak diperlukan aditif lagi. Jangan lupa membaca petunjuk pemakaian pelumas pada kemasannya. Yang juga perlu diingat, aditif -aditif tadi bukan untuk memperpanjang usia pelumas. Jadi, jika aditif ditambahkan kedalam pelumas mesin, penggantian pelumas tetap sesuai jadwal. Selain oil treatment ada bahan tamabah lain yang disebut engine treatment. Bahan ini mengandung PTFE, zat atau cairan semacam telfon yang sangat licin. Bahan ini melindungi permukaan logam dalam waktu lebih lama. Untuk menggunakannya, bahan ini dicampur dengan oli mesin biasa. Setelah itu kendaraan digunakan seperti biasa, PTFE akan melekat pada permukaan logam. Bahan ini akan melekat dengan sempurna ketika jarak tempuh melampaui 5.000 Km. Setelah itu, oli dapat dig anti seperti biasa. Pada saat oli lama dibuang, PTFE akan tetap melekat pada permukaan logam dan dapat bertahan sampai
Tugas Akhir
26
Landasan Teori
kira-kira 25.000 Km. Ada juga suatu produk yang disebut engine flush, atau pembersih mesin. Cairan ini berfungsi untuk membersihkan permu kaan logam mesin dari pelumas maupun kerak -kerak yang menempel. Cara penggunaanya cukup sederhana. Tuangkan cairan tersebut kedalam mesin sebelum oli dikeluarkan. Hidupkan mesin selama 10 –15 menit agar bahan pembersih tersebut bersirkulasi bersama pelumas, melarutkan semua kotoran yang dilewatinya termasuk melepaskan pelumas dari logam mesin. Setelah itu, keluarkan pelumas yang sudah tercampur bahan pembersih itu. Kotoran yang terbawa akan tersangkut di saringan pelumas, sehingga saringan pelumas harus diganti. Pada saat ini anda dapat pula ganti merek pelumas. Maka penggantian merek pelumas tidak bisa dilakukan sembarangan. Sebaiknya mesin dikuras terlebih dahulu dengan engine flush, sehingga mesin benar-benar bersih dari pelumas lama. Pelumas mesin yang te rdiri atas lebih dari satu macam (merek) daya lumasnya berkurang, karena oli dengan merek tertentu belum tentu dapat bercampur dangan yang lain.
2.4.5
Pelumasan Pada Motor
1) Keausan Keausan sebuah mesin adalah periode dimana mesin tersebut dapat dimanfaatkan karyanya. Salah satu dari faktor yang menentukan umumnya ialah keausan. Dalam hal motor maka keausan disebabkan oleh beberapa proses yang diterangkan sebagai berikut :
Tugas Akhir
27
Landasan Teori
a. Keausan adhesive Keausan yang disebabkan oleh rusaknya lapisan minyak disebut kerusakkan adhesive. Kalau kecepatannya tinggi, maka naiknya keausan akan lebih tinggi dari pada tambahnya gerak. Kalau kecepatan naik, maka tebalnya lapisan harus naik, kenyataan lapisan minyaknya menjadi lebih tipis disebabkan viskositas minyaknya akan lebih rendah k arena kenaikan suhu dari silinder dan torak yang dominan, inilah sebabnya yang mempercepat keausan. b. Keausan korosif pada suhu rendah Bahan bakar minyak mengandung hydrogen (H) 13 -15% dari beratnya. Kalau hydrogen terbakar maka akan timbul uap air (H 2O) yang sembilan kali volume
hydrogen,
kalau
bahan
bakarnya
bensin,
uapnya
akan
mengkondenser disekitar 50 oC dan airnya melekat pada dinding silinder, dan air ini akan penyebab dari karat dan keausan kimiawi pada besi, maka suhu air harus lebih tinggi dari pada 60oC dan dinding silindernya lebih tinggi pula, karena itu uapnya tidak mengkondens dan tidak ada karat. Kenyataannya dipergunakan thermostat untuk menghindari pendinginan yang berlebihan. c. Keausan karena debu Gambar 2.9 menunjukkan keausan pada silinder da n cincin atas yang naik secara menyolok, kalau udara tercampur dengan debu. Keausan cincinnya akan maksimum kalau partikel debunya berukuran 5 -10 µ m. Ini disebabkan, karena tebalnya lapisan minyak umumnya sama dan partikel debu yang kecil
Tugas Akhir
28
Landasan Teori
dapat memasuki diantara permukaan, sedangkan partikel yang besar tidak bisa. Gambar 2.10 menunjukkan kenaikan keausan yang disebabkan kalau debu bercampur dengan minyak pelumas. Kalau debu bercampur dengan bahan bakar dan udara, maka keausan yang terbesar terdapat pada TM A, pada cincin teratas dan juga begitu pada silindernya. Kalau debunya tercampur dengan minyak pelumas, maka keausan terbesar akan terdapat dibagian tengah dari langkah. Debu harus dihindarkan dari motor untuk menghindarkan keausan yang disebabkan oleh debu maka diperlukan penggunaan saringan (filter) untuk udara dan minyak.
Gambar 2.9 Kenaikkan keausan disebabkan debu
Tugas Akhir
29
Landasan Teori
Gambar 2.10 Kenaikkan keausan dikarenakan debu bercampur dengan bahan bakar atau bahan pelumas
2.5
Parameter Pengujian Untuk menganalisa perbandingan pelumas -pelumas tersebut terhadap
prestasi dari mesin bensin empat langkah, digunakan beberapa parameter sebagai berikut : 2.5.1
Torsi Dari poros pembakaran didalam silinder akan menimbulkan tekanan
terhadap torak. Akibat adanya tekana n ini torak akan merubah tekanan tersebut menjadi gaya. Gaya ini selanjutnya diteruskan kebatang torak yang nantinya akan menyebabkan timbulnya tenaga putar dan tenaga putar ini disebut torsi, yang dinyatakan dengan rumus :
Tugas Akhir
30
Landasan Teori
Torsi dapat dihitung dengan ru mus : T=Fxr r
Dengan : F=mxg
F Dimana : F
= Gaya yang diberikan (N)
r
= Jari-jari poros (m)
T
=
Torsi (Nm)
m
=
Berat beban pada neraca beban (kg)
g
=
Percepatan gravitasi (kg/dtk 2)
Pada keadaan ini berlaku juga gaya (F) yang bekerja pad a lengan (r) tegak lurus. Pada mesin, gaya (F)
adalah gaya yang bekerja pada batang
penggerak dan lengan (r) adalah poros engkol atau separuh dari lengan torak. Jika langkah torak begitu panjang dan tekanan pembakaran cukup tinggi, maka akan menghasilkan yang cukup besar pula. Untuk kendaraan komersial diperlukan torsi maksimum pada putaran rendah, oleh sebab itu mesin yang digunakan adalah mesin dengan langkah panjang. Sedangkan untuk kendaraan penumpang diperlukan kecepatan yang tinggi dan mesin yang dig unakan adalah mesin dengan langkah pendek. Hubungan antara kecepatan putaran dengan torsi yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar dibawah ini. Disini dapat dilihat perbedaan antara torsi yang dihasilkan oleh kecepatan lambat dengan kecepatan tinggi.
Tugas Akhir
31
Landasan Teori
Torsi
2 1
Putaran mesin (rpm) Momen terhadap titik 0 disebabkan oleh gaya, adalah ukuran dari keefektifan gaya tersebut dalam menghasilkan putaran atau rotasi mengelilingi sumbu tersebut. Hal ini didefinisikan sebagai :
M = F. ℓ Tanda plus dan minus diberikan pada momen ℓ 0
momen gaya, momen gaya yang menyebabkan putaran searah jarum jam adalah positif, sedangkan
yang
menyebabkan
putaran
berlawanan arah jarum jam adalah negatif.
2.5.2
Daya Poros Efektif Daya poros didapat dari penguku ran momen pada beben dynamometer
dan putaran permenit pada poros engkol. Daya poros dapat dihitung dengan menggunakan rumus : Ne
Tugas Akhir
=
2 nT 60000
32
Landasan Teori
Dimana :
2.5.3
T
= Torsi (Nm)
n
= Putaran poros (rpm)
Ne
= Daya poros efektif (kW)
Konsumsi bahan Bakar Pemakaian bahan bakar didefinisikan sebagai jumlah penggunaan bahan
bakar persatuan waktu dalam kg/jam. Pemakaian bahan bakar dapat dihitung dengan rumus : Mf
=
3600 Vb x Pb x kg/ jam 1000 tb
Dimana :
2.5.4
Mf
= Pemakaian bahan bakar (kg/jam)
Vb
= Volume pemakaian bahan bakar (cm 3)
Pb
= Massa jenis bahan bakar (0,7323 g/cm 3)
tb
= Waktu pemakaian bahan bakar (dtk)
Pemakaian Bahan Bakar Spesifik Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan
bakar yang terpakai per jam untuk menghasilkan setiap k W daya mesin, dapat digunakan dengan persamaan sebagai berikut : SFC
Tugas Akhir
=
mf Ne
33
Landasan Teori
Dimana :
2.5.5
SFC
= Pemakaian bahan bakar spesifik (kg/jam.kW)
Mf
= Laju aliran massa bahan bakar (kg/jam)
Ne
= Daya poros (kW)
Efisiensi Thermal Efisiensi thermal merupakan perbandingan antara daya yang dihasilkan
terhadap jumlah energi bahan bakar yang diperlukan. Dihitung dengan rumus :
th =
Nex3600 x 100 % MfxLHV
Dimana : th
= Efisiensi Thermal
LHV = Nilai kalor bawah bahan bakar (42967 kJ/kg) Mf
= Laju pemakaian bahan bakar (kg/Jam)
Ne
= Daya Poros (kW)
Tugas Akhir
34
