MODIFIKASI MESIN SISTEM KONVENSIONAL MENJADI SISTEM INJEKSI KONTROL ELEKTRONIK PADA TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM PENGAPIAN ELEKTRONIK DAN KEPALA SILINDER)

perpustakaan.uns.ac.id

digilib.uns.ac.id

MODIFIKASI MESIN SISTEM KONVENSIONAL MENJADI SISTEM INJEKSI KONTROL ELEKTRONIK PADA TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM PENGAPIAN ELEKTRONIK DAN KEPALA SILINDER)

PROYEK AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Ahli Madya (Amd)

Oleh : FAMA AQIFTIAR FALAH NIM. I 8609015

PROGRAM DIPLOMA TIGA TEKNIK MESIN OTOMOTIF JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2012 commiti to user


digilib.uns.ac.id

KATA PENGANTAR Puji syukurAlhamdulillahkepada Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayah-Nya kepada penulis sehingga penulis dapat melaksanakan Proyek Akhir dan menyusun laporan laporan Proyek Akhir ini. Sholawat dan salam senantiasa tercurah kepada uswah dan pemimpin kita Nabi Muhammad SAW, keluarga, para sahabat dan kepada semua pengikut sunnah beliau hingga akhir zaman.Proyek Akhir yang dilakukan penulis merupakan salah satu syarat dalam mendapatkan gelar Ahli Madya (A.Md) dan menyelesaikan kurikulum pendidikan D3 Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret. Selama melaksanakan Kerja Praktek dan menyusun laporan penulis banyak mendapatkan bantuan dan bimbingan, oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1.

BapakdanIbutercintaatasdo’a, dukungan, bantuan dan motifasi yang takterhinggabaikdarisegi moral maupun material

2.

Adik – adik yang sayacintai ( Fais& Nabila ) atasdukungannyadan sebagai penyemangat

3.

Bapak Wibawa Endra Juana ST. MT., selaku pembimbing I Proyek Akhir yang banyak memberikan solusi dan masukan dalam menyelesaikan masalah Proyek Akhir

4.

Bapak Tri Istanto, ST. MT.,selaku pembimbing II Proyek Akhir atas dukungan dan bimbingannya

5.

Bapak Heru Sukanto, ST. MT., selaku Ketua Program D III Teknik Mesin atas bantuan dan bimbingan selama pelaksanaan Proyek Akhir

6.

Bapak JakaSulistya Budi, S.T., selakukoordinatorProyekAkhir yang memberikan masukan selama pelaksanaan Proyek Akhir

7.

Anwar Nasyrudin dan Sophan Pangestu sebagai teman satu kelompok, terima kasih atas kerjasama dan bantuan yang tidak terhingga sehingga penulis dapat menyelesaikan Proyek Akhir ini

8.

Bapak Cipto dan Bapak Bambang selaku Pengelola Bengkel Sendang 4x4 yang telah memberikan banyak bimbingan kepada penulis selama mengerjakan Proyek Akhir commitvto user


9.

digilib.uns.ac.id

Bapak Aryoto, ST. Pengelola Bengkel Pro Mekanik Globalindo yang telah memberikan banyak bimbingan dan bantuan kepada penulis selama mengerjakan Proyek Akhir

10. Mas Solikhin, Mas Rohmad, dan Lek Yanto selaku laboran Motor Bakar terima kasih atas segala bantuannya 11. Rekan – rekan Mahasiswa D3 Teknik Mesin Otomotif terima kasih atas kerjasamanya 12. Nasmoco Solo Baru dan Nasmoco Slamet Riyadi yang membantu penulis dalam pengujian emisi gas buang. 13. Semuapihak

yang

tidakdapatpenulissebutkansatupersatubaiklangsungmaupuntidaklangsung, telahbanyakmembantudalammenyelesaikanProyek

Akhir

danpenyusunanLaporanProyek Akhir. Penulis menyadari keterbatasan dan kemampuan dalam penyusunan Laporan Kerja Praktek ini. Oleh karena itu, saran dan kritik yang bersifat membangun sangat diharapkan demi

sempurnanya

Laporan

ini.

Namun

demikian kami berharap semoga Laporan ini bermanfaat bagi perkembangan dunia pendidikan.

Surakarta, 27Juni 2012

Penulis

commitvito user


digilib.uns.ac.id

FamaAqiftiarFalah, MODIFIKASI MESIN SISTEM KONVENSIONAL MENJADI SISTEM INJEKSI KONTROL ELEKTRONIK PADA TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM PENGAPIAN ELEKTRONIK DAN KEPALA SILINDER). Proyek Akhir, Surakarta: Program Studi D-3 TeknikMesinOtomotif, JurusanTeknikMesin,FakultasTeknik, UniversitasSebelasMaret, 2012. ABSTRAK Perkembangan teknologi otomotif sangat cepat, perbaikan demi perbaikan terus dilakukan. Terdapat beberapa hal pokok yang digunakan sebagai parameter perbaikan motor bakar, yaitu:efisiensikerja, efisiensibahanbakar, dangas buang ramah lingkungan. Salah satu pengembangan adalah dengan mesin Electronic Fuel Injection (EFI) yang mempunyai keakuratan pencampuran bahan bakar. Proyek Akhir ini melakukan pengerjaan modifikasi mesinToyota Kijang Rover 89 seri 5K (sistem bahan bakar konvensional) menjadi sistem EFI dengan sub sistem pengapian EFI. Bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggantian mesin konvensional menjadi mesin injeksi. Dalam pengerjaannya Proyek Akhir ini dilakukan dalam beberapa tahap, yaitu; perencanaan, uji performaawal, persiapan mesin 7K, pemasangan dan modifikasi, finishing, serta ujiperforma akhir. Proses pengerjaan dilakukan dengan mensubtitusi komponen sistem bahan bakar dan pengapian mesin 5K dengan mesin 7KE. Perlu dilakukan beberapa modifikasi pada komponen injeksi mesin 7KE agar dapat dipasangkan pada mesin 5K. Selain itu juga dilakukan uji performa untuk mengetahui efek dari penggantian tersebut Pengujian konsumsi bahan bakar menunjukkan mesin injeksi lebih boros pada rpm rendah, dan lebih irit pada putaran tinggi. Sedangkan pengujian gas buang menunjukkan penurunan kadar HC dan CO. Kadar HC sebelum modifikasi adalah 896 ppm sedangkan setelah dimodifikasi adalah 369 ppm. Kadar CO mengalami penurunan dari 4,75% menjadi 0,5%. Dapat dipastikan emisi gas buang menjadi rendah.

commitviito user


digilib.uns.ac.id

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL .................................................................................................. i HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN .................................................................................iii BERITA ACARA ..................................................................................................... iv KATA PENGANTAR............................................................................................... v ABSTRAK ...............................................................................................................vii DAFTAR ISI...........................................................................................................viii DAFTAR GAMBAR ................................................................................................ x BAB I 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. BAB II

PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah........................................................................... 1 Pembatasan Masalah ................................................................................ 3 Perumusan Masalah.................................................................................. 3 Tujuan Proyek Akhir ................................................................................ 3 Manfaat Proyek Akhir .............................................................................. 3 Metode Pengambilan Data ....................................................................... 4 Sistematika Penulisan............................................................................... 4 DASAR TEORI

2.1. Kepala Silinder(Cylinder Head).............................................................. 6 2.1.1. Jenis Ruang Bakar........................................................................ 6 2.1.2. Gasket Kepala Silinder ................................................................ 9 2.1.3. Mekanisme Katup ...................................................................... 10 2.2. Sistem Pengapian Konvensional ........................................................... 15 2.2.1. Fungsi Bagian Komponen Sistem Pengapian Konvensional .. 16 2.2.2. Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional ............................ 25 2.3. Sistem Kontrol Elektronik ..................................................................... 30 2.3.1. Prinsip Kerja Sistem Kontrol Elektronik .................................. 32 2.3.2. Sensor.......................................................................................... 32 2.3.3. Aktuator ...................................................................................... 36 2.4. Gas Buang ............................................................................................... 39 2.4.1. Macam Sifat dan Pengaruh Gas Buang Terhadap Manusia .... 40 2.4.2. Hal Untuk Megurangi Pengaruh Timbulnya Gas Buang......... 42 BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1. Perencanaan ............................................................................................ 45 3.2. Gambar Komponen Kepala Silinder dan Sistem Pengapian ............... 48 3.2.1. Komponen Kepala Silinder ....................................................... 48 3.2.2. Komponen Sistem Pengapian.................................................... 50 BAB IV PENGERJAAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengerjaan ............................................................................................... 54 4.1.1. Spesifikasi Mesin ....................................................................... 54 commit to user 4.1.2. Uji PerformaMesinToyota Kijang Rover (Mesin 5K) ............. 55

viii


digilib.uns.ac.id

4.1.3. Persiapan Sistem Injeksi pada Mesin7K .................................. 59 4.1.4. Pelepasan Komponen Mesin 7K ............................................... 59 4.1.5. Pengerjaan padaMesin 5K ......................................................... 60 4.1.6. Pemasangan dan Modifikasi ...................................................... 68 4.1.7. Finishing Pengerjaan ................................................................. 77 4.1.8. Uji Performa Akhir .................................................................... 78 4.2. Pembahasan ............................................................................................ 80 4.2.1. Sistem Pengapian ....................................................................... 80 4.2.2. Perbandingan Performa Kedua Mesin ...................................... 91 BAB V

PENUTUP

5.1. Kesimpulan ............................................................................................. 95 5.2. Saran ........................................................................................................ 96 DAFTAR ISI............................................................................................................ 97 LAMPIRAN............................................................................................................. 98

commit to user

ix


digilib.uns.ac.id

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Perkembangan teknologi saat ini sungguh sangat cepat dan fantastis, perbaikan demi perbaikan terus bergerak secara signifikan, tidak terkecuali di bidang otomotif. Ada tiga hal yang sangat pokok yang saat ini menjadi bahan kajian para peneliti otomotif dalam rangka perbaikan performansi motor bakar, yaitu : 1. Efisiensi kerja yang tinggi sehingga dihasilkan daya yang besar, 2. Efisiensi pemakaian bahan bakar, dan 3. Gas buang dengan tingkat pencemaran rendah (ramah lingkungan) Ada dua parameter (faktor) yang sangat berpengaruh terhadap performansi motor bakar dalam mencapai tujuan di atas, yaitu : 1. Perbandingan udara dan bahan bakar atau air/fuel ratio (AFR) yang ideal yaitu 14,7 mengacu pada pembakaran stokiometri sesuai dengan kondisi kendaraan 2. Pengapian pada waktu tepat sesuai beban mesin. Air/fuel ratio (AFR) yang tidak sesuai akan mengakibatkan efisiensi mesin tidak optimal, dan kandungan polutan pada gas buang sangat tinggi, sehingga tingkat pencemarannya juga sangat tinggi. Hal ini semakin parah jika pengapian yang timming-nya tidak/kurang tepat. Salah satu kelemahan sistim konvensional yang menggunakan karburator sebagai komponen yang berfungsi mencampur udara dan bahan bakar adalah tidak bisa mengahasilkan gas dengan nilai AFR yang tepat dan selalu sesuai dengan kondisi operasional mesin. Hal ini karena pada sistim konvensional tidak ada kontrol balik atau koreksi ulang atas apa yang telah dihasilkan oleh karburator. Untuk mengatasi kelemahan tersebut, maka diciptakan suatu teknologi yang mampu secara cepat, tepat dan terus menerus mengontrol kinerja mesin, sehingga mesin selalu bekerja dengan tingkat efisiensi yang tinggi dan ramah lingkungan, commit to user 1


digilib.uns.ac.id 2

yaitu sistim injeksi bahan bakar dengan kontrol elektronik atau biasa disebut Electronic Fuel Injection (EFI) – Toyota (UPT PPPK/BLPT Prop. Jatim). Pada karburator, bensin dari tangki disalurkan ke ruang pelampung dalam karburator melalui pompa bensin (mekanis/elektrik) dan saringan bensin. Selanjutnya bensin masuk melalui lubang jet dalam ruang venturi (ruang untuk menambah kecepatan aliran udara masuk ruang pembakaran) sehingga bensin yang masuk tergantung pada kecepatan aliran udara yang masuk dan besar lubang jet. Pada EFI bensin di injeksikan pada intake manifold injektor dengan waktu penginjeksian (injection duration and frequency) yang dikontrol secara elektronik. Injeksi bensin disesuaikan dengan jumlah udara yang masuk, sehingga campuran ideal antara bensin dan udara akan terpenuhi sesuai dengan beban dan putaran mesin. Generasi terbaru EFI dikenal dengan sebutan Mesin Management System (EMS) yang mengontrol sistem bahan bakar sekaligus mengontrol sistem pengapian (timing pengapian). Sistem pengapian konvensional memiliki beberapa kelemahan, salah satu kelemahan tersebut adalah pemutusan dan penghubungan arus listrik menuju kumparan primer koil pengapian dilakukan secara mekanis dengan platina. Gesekan cam poros distributor akan membuat sepatu platina semakin menipis, sedangkan benturan antar breaker point dan aliran arus induksi menyebabkan breaker point aus/tidak rata. Keadaan tersebut menyebabkan setelan platina harus diatur ulang atau platina diganti baru jika keausan sudah parah. Penyempurnaan sistem pengapian yang diterapkan pada produk-produk mesin terbaru umumnya menghilangkan kerja mekanis dari platina digantikan dengan sistem yang bekerja secara elektronik. Dengan sistem baru ini dihasilkan api yang besar dan saat pengapian yang tepat (http://ebookdatabase.net/tentangsistem-pengapian-pada-mobil-321261215). Dari uraian diatas dapat diketahui sistem mesin konvensional banyak terdapat kekurangan, karena itu penulis memilih judul “MODIFIKASI MESIN SISTEM

KONVENSIONAL

MENJADI

SISTEM

INJEKSI

KONTROL

ELEKTRONIK PADA TOYOTA KIJANG 5K” dengan sub-sistem pengapian commit to user elektronik untuk menggatikan sistem pengapain konvensional (platina).


digilib.uns.ac.id 3

1.2. Pembatasan Masalah Pembatasan masalah adalah bagaimana cara mengaplikasikan sistem elektronik EFI yang diterapkan pada mesin konvensional serta sub-sistem pengaplikasian sistem pengapian elektronik pada sistem pengapian konvensional. 1.3. Perumusan Masalah Dari latar belakang diatas bisa memuncul beberapa pertanyaan penting untuk dibahas diantaranya: 1.

Apa yang dimaksud mesin dengan sistem EFI (Electronic Fuel Injection)?

2.

Bagaimana cara pengaplikasian mesin dengan sistem EFI pada mesin konvensional (karburator) Toyota Kijang seri 5K?

3.

Bagaimanakah sistem pengapian yang digunakan pada EFI?

4.

Bagaimana cara kerja sistem pengapian EFI bila dibandingkan dengan sistem pengapian konvensional?

5.

Bagaimana performa dari mesin sebelum dimodifikasi dengan mesin setelah dimodifikasi

1.4. Tujuan Proyek Akhir Tujuan dari pelaksanaan proyek akhir ini adalah: 1.

Dapat lebih memahami mesin dengan sistem EFI

2.

Dapat memodifikasi dan mengaplikasikan sistem mesin EFI pada mesin konvensional (karburator) karburator 5K

3.

Mengetahui cara kerja sistem pengapian yang digunakan EFI

4.

Menganalisa perbedaan dari kedua jenis sistem pengapian dengan EFI dan sistem pengapian konvensional

5.

Membandingkan performa mesin sebelum dimodifikasi (mesin 5K) dengan mesin seletah dimodifikasi

1.5. Manfaat Proyek Akhir Manfaat yang diperoleh dari pengerjaan Proyek Akhir ini adalah: 1. Bagi Penulis Dapat lebih mendalami tentang ilmu otomotif khususnya tentang cara kerja dari sistem mesin yang sudah mengunakan EFI (Electronic Fuel commit to user Injection).


digilib.uns.ac.id 4

2. Bagi Perguruan Tinggi Dapat menambah referensi tentang perkembangan dunia otomotif yang sudah semakin maju seperti dengan sistem mesin yang terbaru dengan menggunakan sistem EFI sebagai pengganti sistem karburator. 1.6. Metode Pengambilan Data Metode yang digunakan dalam pelaksanaan proyek akhir dan pengumpulan data sebagai bahan penyusunan laporan adalah: 1.

Observasi Penulis melakukan pengamatan langsung pada proses modifikasi mesin dan melakukan pengetesan pada mesin.

2.

Interview Penulis mengajukan pertanyaan secara langsung kepada narasumber atau pada pihak – pihak lain yang dapat memberikan informasi.

3.

Konsultasi Penulis melakukan konsultasi untuk memperoleh bimbingan serta petunjuk dari pembimbing lapangan dan sumber – sumber.

4.

Literatur Penulis mengumpulkan data-data yang berasal dari buku – buku yang ada kaitannya dengan judul tugas akhir.

1.7. Sistematika Penulisan Dalam penulisan laporan kerja praktek ini, penulis membuat sistematika penulisan sebagai berikut : Bab I.

Pendahuluan

Menjelaskan latar belakang, perumusan masalah, tujuan proyek akhir, batasan masalah, manfaat proyek akhir, metode pengambilan data, serta sistematika penulisan laporan proyek akhir. Bab II. Dasar Teori Menjabarkan pernyataan tentang Sistem EFI secara luas dan cara kerjanya serta Sistem pengapian yang digunakan untuk menyelesaikan masalah Proyek Akhir. commit to user


digilib.uns.ac.id 5

Bab III. Perencanaan dan Gambar Berisi perencanaan yang akan dilakukan pada proses Modifikasi Mesin Sistem Konvensional menjadi Sistem Injeksi Kontrol Elektronik pada Toyota Kijang 5K Bab IV. Pembuatan dan Pembahasan Berisi tentang proses pengerjaan Modifikasi Mesin Sistem Konvensional menjadi Sistem Injeksi Kontrol Elektronik pada Toyota Kijang 5K dan pembahasan mengenai EFI serta sub-sistem Pengapian EFI. Bab V. Penutup Berisi tentang kesimpulan dan saran

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB II DASAR TEORI 2.1. Kepala Silinder (Cylinder Head) Kepala Silinder (Cylinder Head) ditempatkan di atas blok silinder. Pada bagian bawah kepala silinder terdapat ruang bakar dan katup – katup. Kepala silinder harus tahan terhadap temperatur dan tekanan yang tinggi selama mesin bekerja. Oleh sebab itu umumnya kepala silinder di buat dari besi tuang. Akhir-akhir ini banyak mesin yang kepala silindernya di buat dari paduan aluminium. Kepala silinder yang terbuat dari paduan aluminium memiliki kemampuan pendinginan lebih besar dibanding dengan yang terbuat dari besi tuang. Pada kepala silinder juga dengan pendingin yang dialiri air pendingin yang datang dari blok silinder untuk mendinginkan katup – katup dan busi.

Gambar 2.1. Kepala Silinder 2.1.1. Jenis Ruang Bakar Bentuk ruang bakar sangat berpengaruh dengan adanya penempatan dua buah katup dan busi. Ada beberapa macam atau jenis ruang bakar yang umum digunakan: 6 commit to user


digilib.uns.ac.id 7

a. Ruang Bakar Model Setengah Bulat Ruang bakar model setengah bulat (Hemispherical Combustion Chamber) ini mempunyai permukaan yang kecil dibanding dengan jenis ruang bakar lain yang sama kapasitasnya. Ini berarti panas yang hilang sedikit panasnya

tinggi)

dibanding

dengan

model

lainnya.

(efisiensi

Disamping

itu

memungkinkan efisiensi saat pemasukan dan pembuangan (intake dan exhaust) lebih tinggi. Ruang bakar model ini konstruksinya lebih sempurna, tetapi penempatan mekanis katupnya menjadi lebih rumit.

Gambar 2.2. Ruang bakar model Setengah Bulat b. Ruang Bakar Model Baji Ruang bakar model baji (wedge type combustion chamber) ini kehilangan panasnya juga kecil, konstruksi mekanisme katupnya lebih sederhana bila dibandingkan dengan ruang bakar model setengah bulat (hemistpherical type).

commit to user Gambar 2.3. Ruang bakar model Baji


digilib.uns.ac.id 8

c. Ruang Bakar Model Bak Mandi Ruang bakar model bak mandi (bathtup type combustion chamber) konstruksinya sederhana, dan biaya produksinya lebih rendah. Hal ini disebabkan diameter katupnya lebih kecil, tetapi saat penghisapan (intake) atau pembuangan (exhaust) kurang sempurna dibanding dengan jenis ruang bakar model setengah bulat.

Gambar 2.4. Ruang bakar model Bak Mandi d. Ruang Bakar Model Pent Roof Ruang bakar model pent roof ini umumnya digunakan pada mesin yang mempunyai jumlah katup hisap atau katup buang lebih dari 2 dalam tiap-tiap silinder, yang disusun sedemikian rupa antara katup dan poros noknya. Disebut model pent roof sebab membentuk segi empat, baik tegak atau mendatar. Bila dihubungkan ke titik pusat akan menyerupai atap suatu bangunan. Model ini selain memberikan efek semburan yang baik dan lebih cepat terbakar, juga penempatan businya ditengah-tengah ruang bakar.

commit to user


digilib.uns.ac.id 9

Gambar 2.5. Ruang bakar model Pent Roof 2.1.2. Gasket Kepala Silinder Gasket kepala silinder (cylinder head gasket) letaknya antara blok silinder dan kepala silinder, fungsi untuk mencegah kebocoran gas pembakaran, air pendingin dan oli. Gasket kepala silinder harus tahan panas dan tekanan dalam setiap perubahan temperatur. Umumnya gasket dibuat dari carbon clad sheet steel (gabungan karbon dengan lempengan baja) karbon itu sendiri melekat dengan graphite, dan keduanya berfungsi untuk mencegah kebocoran yang ditimbulkan antara blok silinder dan kepala silinder, serta untuk menambah kemampuan melekat pada gasket.

commit2.6. to Gasket user Gambar


digilib.uns.ac.id 10

2.1.3. Mekanisme Katup Mesin 4 langkah mempunyai langkah hisap, kompresi, usaha dan buang, tetapi bekerjanya katup hanya dibutuhkan dalam 2 proses langkah yaitu langkah hisap dan langkah buang. Mekanisme katup ini dirancang sedemikian rupa sehingga sumbu nok (camshaft) berputar satu kali untuk menggerakkan katup hisap dan katup buang setiap 2 kali berputarnya poros engkol. Puli timing crankshaft dipasang pada ujung poros engkol (crankshaft) dan puli timing crankshaft dipasang pada ujung exhaust camshaft. Exhaust camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui timing belt, Intake camshaft digerakkan oleh gigi-gigi yang berkaitan pada intake dan exhaust camshaft. Jumlah dari gigi camshaft timing pulley yang mana sumbu nok hanya berputar satu kali untuk setiap 2 kali putaran poros engkol.

Gambar 2.7. Mekanisme katup tipe timing belt a. Cara Kerja Katup Bila poros engkol berputar menyebabkan exhaust camshaft juga berputar melalui timing belt, sedangkan intake camshaft diputar oleh exhaust camshaft melalui roda – roda gigi. Bila sumbu nok (camshaft) berputar, nok akan menekan ke bawah pada valve lifter dan membuka katup. Bila sumbu nok terus berputar, maka katup akan menutup dengan adanya tekanan pegas. Setiap sumbu nok berputar satu kali, akan membuka dan menutup katup hisap dan commit to user katup buang satu kali pada setiap 2 putaran poros engkol.



b. Metode Penggerakan Katup Sumbu nok digerakkan oleh poros engkol dengan beberapa metode, termasuk timing gear, timing chain dan timing belt. Sebagian besar mesin bensin TOYOTA menggunakan camshaft yang digerakkan oleh belt dan ada beberapa camshaft yang digerakkan oleh rantai. 1. Model Timing Gear Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis mesin OHV (over head valve), yang letak sumbu noknya di dalam blok silinder. Timing gear biasanya menimbulkan bunyi yang besar dibandingkan dengan rantai (timing chain), sehingga mesin bensin model penggerak katup ini menjadi kurang populer pada mesin bensin jaman modern ini.

Gambar 2.8. Mekanisme katup meodel timing gear 2. Model Timing Chain Mesin ini digunakan pada mesin OHC (over head camshaft) dan DOHC (double overhead camshaft) sumbu noknya terletak diatas kepala silinder. Sumbu nok digerakkan oleh rantai (timing chain) dan roda gigi sprocket dilumasi dengan oli. Tegangan rantai (chain tension) diatur oleh chain tensioner. Chain vibration (getaran rantai) dicegah oleh chain vibration damper. Sumbu nok yang digerakkan oleh rantai hanya sedikit menimbulkan bunyi dibanding dengan roda gigi (gear driven) dan jenis ini amat populer.

commit to user



Gambar 2.9. Mekanisme katup meodel timing chain 3. Model Timing Belt Sumbu nok (camshaft) digerakkan oleh sabuk yang bergigi sebagai pengganti timing chain. Sabuk (belt) selain tidak menimbulkan bunyi dibanding dengan rantai (chain), juga tidak diperlukan pelumasan serta penyetelan tegangan. Kelebihan lainnya, belt lebih ringan dibanding dengan model lainnya. Oleh karena itu model ini banyak digunakan pada mesin. Belt penggerak sumbu nok ini dibuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga mempunyai daya regang yang baik dan hanya mempunyai penguluran yang kecil bila terjadi panas.

Gambar 2.10. Mekanisme katup meodel timing belt

commit to user



4. Sumbu Nok Sumbu nok (camshaft) dilengkapi dengan sejumlah nok yang sama yaitu untuk katup hisap dan katup buang, dan nok ini membuka dan menutup katup sesuai timing (saat) yang ditentikan. Gigi penggerak distributor (distributor drive gear) dan nok penggerak pompa bensin (fuel pump drive cam) juga dihubungkan dengan sumbu nok. Sprocket dan sebuah puli yang menempel pada ujung sumbu digerakkan oleh poros engkol. Macam-macam mesin DOHC juga mempunyai tambahan roda gigi untuk menggerakkan sumbu nok.

Gambar 2.11. Komponen camshaft tipe DOHC 5. Pengangkat Katup Pengangkat katup (valve lifter) adalah komponen yang berbentuk silinder pada mesin OHV, masing – masing dihubungkan dengan nok yang berhubungan dengan katup melalui batang penekan (push rod). Pengangkat katup bergerak naik dan turun pada pengantarnya yang terdapat didalam blok silinder saat sumbu nok berputar dan juga membuka dan menutup katup. Mesin yang mempunyai pengangkat katup konvensional celah katupnya harus distel dengan tepat, sebab tekanan panas mengakibatkan pemuaian pada komponen kerja katup. Beberapa mesin modern ada yang bebas penyetelan celah yaitu dengan menggunakan pengangkat katup hidrolis dan dalam pengaturan celah katupnya dipertahankan pada 0 mm setiap saat. Ini commit to user



dapat dicapai dengan hydraulic lifter atau sealed hydraulic lifter (terdapat pada mesin OHV) atau katup last adjuster (terdapat pada mesin tipe OHC).

Gambar 2.12. Pengangkat katup 6. Batang Penekan Batang penekan (push rod) berbentuk batang yang kecil masing – masing dihubungkan pada pengangkat katup (valve lifter) dan rocker arm pada mesin OHV. Batang katup ini meneruskan gerakan dari pengangkat katup ke rocker arm.

Gambar 2.13. Batang penekan 7. Rocker Arm dan Shaft Rocker arm dipasang pada rocker arm shaft. Bila rocker arm ditekan keatas oleh batang penekan (push rod), katup akan tertekan dan membuka. Rocker arm dilengkapi dengan skrup dan mur pengunci (lock nut) untuk penyetelan celah katup. Rocker arm menggunakan pengangkat katup hidraulis tidak dilengkapi

commit to user dengan sekrup dan mur penyetelan.



Gambar 2.14. Rocker arm dan shaft 2.2. Sistem Pengapian Konvensional Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) menghasilkan tenaga dengan jalan membakar campuran udara dan bahan bakar di dalam silinder. Pada motor bensin, loncatan bunga api pada busi diperlukan untuk menyalakan campuran udara-bahan bakar yang telah dikompresikan oleh torak di dalam silinder. Sedangkan pada motor diesel udara dikompresikan dengan tekanan yang tinggi sehingga menjadi sangat panas, dan bila bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder, akan terbakar dengan seketika. Karena pada motor bensin proses pembakaran dimulai oleh loncatan api tegangan tinggi yang dihasilkan oleh busi, beberapa metode diperlukan untuk menghasilkan arus tegangan tinggi yang diperlukan. Sistem pengapian (ignition system) pada auto mobil berfungsi untuk menaikkan tegangan baterai menjadi 10 KV atau lebih dengan mempergunakan ignition coil dan kemudian membagi-bagikan tegangan tinggi tersebut ke masingmasing busi melalui distributor dan kabel tegangan tinggi. Tipe sistem pengapian baterai ini dipergunakan pada seluruh motor bensin untuk mobil modern. Sistem pengapian baterai biasanya terdiri dari baterai, ignition coil, distributor, kabel tegangan tinggi dan busi seperti diperlihatkan gambar di bawah ini.

commit to user



Gambar 2.15. Sistem pengapian baterai 2.2.1. Fungsi Bagian Komponen Sistem Pengapian Konvensional a. Baterai Baterai adalah alat elektro kimia yang dibuat untuk mensuplai listrik ke sistem starter mesin, sistem pengapian, lampu – lampu dan komponen kelistrikan lainnya. Alat ini menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia, yang dikeluarkannya bila diperlukan dan mensuplai ke masing-masing sistem kelistrikan atau alat yang memerlukannya. Karena didalam proses baterai kehilangan energi kimia, maka alternator mensuplainya kembali ke dalam baterai (yang disebut pengisian). Baterai menyimpan listrik dalam bentuk energi kimia. Siklus pengisian dan pengeluaran ini terjadi berulang kali secara terus menerus. Didalam baterai mobil terdapat elektrolit asam sulfat, ektroda positif dan negatif dalam bentuk plat. Plat-plat dari timah atau berasal dari timah. Karena itu baterai tipe ini sering disebut baterai timah. Ruangan didalamnya dibagi menjadi beberapa sel (biasanya 6 sel, untuk baterai mobil) dan di dalam masing-masing sel terdapat beberapa elemen yang terendam didalam elektrolit.

commit to user



Gambar 2.16. Konstruksi Baterai 1. Elemen Baterai Antara

pelat-pelat

positif

dan

pelat-pelat

negatif

masing-masing

dihubungkan oleh pelat strap (pengikat pelat) terpisah. Ikatan pelat-pelat positif dan negatif ini dipasangkan secara berseling-seling, yang dibatasi oleh separator dan fiberglass disebut elemen baterai. Penyusunan pelat-pelat ini tujuannya memperbesar luas singgungan antara bahan aktif dan elektrolit, agar listrik yang dihasilkan besar. Dengan kata lain kapasitas baterai menjadi kasar.

Gambar 2.17. Elemen Baterai Gaya elektromotif (EMP) yang dihasilkan satu sel kira-kira 2,1 V, pada segala ukuran pelat. Karena baterai mobil mempunyai 6 sel dihubungkan secara seri, EMP output nominal yang dihasilkan ialah kira-kira 12 volt. 2. Elektrolit Elektrolit baterai ialah larutan asam sulfat dengan air sulingan. Berat jenis elektrolit pada baterai saat commit ini dalam terisi penuh ialah 1,260 atau to keadaan user



1,280 (pada temperatur 20°C). Perbedaan ini disebabkan perbandingan antara air sulingan dengan asam sulfat pada masing-masing tipe berbeda. Elektrolit yang berat jenisnya 1,260 mengandung 65% air sulingan dan 35% asam sulfat, sedangkan elektrolit yang berat jenisnya 1,280 mengandung 63% air sulingan dan 37% asam sulfat. b. Ignition Coil Igniton coil berfungsi merubah arus listrik 12 V yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi (10 KV atau lebih) untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi. Pada ignition coil, kumparan primer dan sekunder digulung pada inti besi. Kumparan-kumparan ini akan menaikkan tegangan yang diterima dari baterai menjadi

tegangan

yang

sangat

tinggi

melalui

(dengan

cara)

induksi

elektromagnet/induksi magnet listrik (induksi sendiri dari induksi barsama). Inti besi (core), yang dikelilingi oleh kumparan, terbuat dari baja silicon tipis yang digulung ketat. Kumparan sekunder terbuat dari kawat tembaga tipis (f 0,05 – 0, 1 mm) yang digulung 15.000 sampai 30.000 kali lilitan pada inti besi, sedangkan kumparan primer terbuat dari kawat tembaga yang relatif tebal (f 0,5 – 1,0 mm) yang digulung 150 sampai 300 kali lilitan mengelilingi kumparan sekunder. Untuk mencegah terjadinya hubungan singkat (short circuit) antara lapisan kumparan yang berdekatan, antara lapisan satu dengan lapisan yang lain disekat dengan kertas yang mempunyai tahanan sekat yang tinggi. Seluruh ruangan kosong di dalam tabung kumparan diisi dengan minyak atau campuran penyekat untuk menambah daya tahan terhadap panas. Salah satu ujung dari kumparan primer dihubungkan dengan terminal negatif primer, sedangkan ujung lain duhubungkan dengan terminal positif primer. Kumparan sekunder duhubungkan dengan cara yang serupa, dimana salah satu ujungnya dihubungkan dengan kumparan primer lewat terminal positif primer, sedangkan ujung yang lain dihubungkan dengan terminal tegangan tinggi melalui sebuah pegas. Kedua kumparan digulung dengan arah yang sama, dengan kumparan primer berada pada bagian luar. commit to user



Gambar 2.18. Ignition coil c. Distributor Fungsi distributor dapat dibagi dalam 4 bagian seperti diperlihatkan dibawah ini. 1. Bagian Pemutus (arus) Pada bagian ini terdiri dari breaker point (atau biasa disebut contact point atau “point” saja), camlobe (nok) dan kondenser. Fungsi breaker point adalah untuk memutuskan arus lisirik dan menghubungkannya dari kumparan primer coil ke massa agar lerjadi induksi pada kumparan sekunder coil. lnduksi terjadi pada saat breaker point diputus atau terbuka.

Gambar 2.19. Sudut distributor saat pengapian Fungsi camlobe untuk mengungkit breaker point agar dapat memutuskan dan menghubungkan arus listrik pada kumparan primer coil.

commit to user



Gambar 2.20. Celah platina Condenser berfungsi untuk menghilangkan atau mencegah terjadinya loncatan api atau bunga api listrik pada breaker point. Konstruksinya dapat dilihat pada gambar dibawah. Kemampuan dari suatu kondenser dapat ditunjukkan dengan berapa besar kapasitasnya. Kapasitas kondenser dapat diukur dalam mikro farad (µf). Pada kendaraan Toyota, kondenser yang dipergunakan ada tiga macam yaitu: Condenser dengan kabel warna hijau, kapasitasnya adalah 0,15 µf. Condenser dengan kabel warna kuning, kapasitasnya adalah 0,22 µf. Condenser dengan kabel warna biru, kapasitasnya adalah 0,25 µf.

Gambar 2.21. Condenser Terbakarnya breaker point sering juga diakibatkan oleh kondenser yang tidak sesuai dengan kapasitasnya atau kapasitas tidak normal. 2. Bagian Distributor Bagian ini berfungsi untuk membagi-bagikan (mendistribusikan) arus tegangan tinggi yang dihasilkan oleh kumparan sekunder commit (dibangkitkan) to user



pada ignition coil ke busi pada tiap-tiap silinder sesuai dengan urutan pengapian (Firing Order). Bagian ini terdiri dari tutup distributor dan rotor.

Gambar 2.22. Bagian-bagian distributor 3. Bagian Centrifugal advancer Bagian ini berfungsi untuk memajukan saat pengapian sesuai dengan pertambahan putaran mesin. Bagian ini terdiri dari governor weight dan governor spring (pegas governor).

Gambar 2.23. Cara kerja governor 4. Bagian Vacum Advancer Bagian ini berfungsi unutk memundurkan atau memajukan saat pengapian pada saat beban mesin bertambah atau berkurang, Bagian ini terdiri dari breaker point plate dan vacum advancer, yang akan bekerja atas dasar kevakuman yang terjadi didalam intake manifold.

commit to user



Gambar 2.24. Cara kerja vacuum advancer d. Kebel Tegangan Tinggi Kabel tegangan tinggi (high-tension Cord) harus mampu mengalirkan arus listrik tegangan tinggi yang dihasilkan didalam ignition coil ke busi-busi melalui distributor tanpa adanya kebocoran. Oleh sebab itu penghantar (core) dibungkus dengan insulator karet yang tebal untuk mencegah terjadinya kebocoran arus listrik tegangan tinggi. Insulator karet yang tebal (rubber insulator) kemudian dilapisi oleh pembungkus (sheath). Kabel resistive terbuat dari fiberglass yang dipadu (dicampur) dengan carbon dan karet sintetis yang digunakan sebagai core untuk memberikan peregangan yang cukup kuat untuk meredam bunyi pengapian (ignition noise) pada radio. Tanda tahanan dicetak pada permukaan pembungkus (sheath) sebagai pertanda bahwa inti dari kabel tegangan tinggi adalah kabel bertahanan (resistive wire). Sirkuit terbuka atau hubungan yang kurang baik dari kabel tegangan tinggi dapat diketahui dengan mengukur tahanan inti (core) seperti diperlihatkan pada gambar berikut.

commit to user Gambar 2.25. Pengecekan kabel tegangan tinggi



e. Busi Arus listrik tegangan tinggi dari distributor menimbulkan (membangkitkan) bunga api dengan temperatur tinggi diantara elektroda tengah dan masa dari busi untuk menyalakan campuran udara bahan bakar yang telah dikompresikan. Meskipun konstruksi dari busi sederhana, tetapi busi tersebut dapat beroperasi pada kondisi yang sangat berat. Temperatur elektroda busi dapat mencapai kirakira 2000 °C (3632 °F) selama langkah pembakaran (kerja), tetapi kemudian akan turun drastis pada langkah hisap karena didinginkan oleh campuran udara dan bahan bakar. Perubahan yang sangat cepat dari panas ke dingin tersebut terjadi berulang-ulang kali pada setiap dua putaran poros engkol. Lebih jauh lagi, tekanan didalam silinder juga bervariasi antara 1 atm (760 mmHg atau 29,92 inHg atau 101,33 kPa) pada saat langkah hisap, tetapi kemudian naik mencapai 45 atm pada langkah pembakaran (kerja). Busi harus bisa menjaga kemampuan penyalaan untuk jangka waktu yang lama, meskipun mengalami temperatur tinggi dan perubahan tekanan, dan menjaga tahanan insulator dari tegangan tinggi antara 10 sampai 30 KV.

Gambar 2.26. Konstruksi busi

commit to user



Konstruksi Komponen utama dari busi yaitu insulator, casing dan elektroda tengah. a) Insulator Keramik Insulator keramik (ceramic insulator) berfungsi untuk memegang elektroda tengah dan berguna sebagai insulator antara elektroda tengah dan casing. Gelombang yang dibuat pada permukaan insulator keramik berguna untuk memperpanjang jarak permukaan antara terminal dan casing untuk mencegah terjadinya loncatan bunga api tegangan tinggi. Insulator terbuat dari porselen aluminium murni yang mempunyai daya tahan panas yang sangat baik, kekuatan mekanikal, kekuatan elektrik pada temperatur tinggi dan penghantar panas (thermal conductivity). b) Casing Casing berfungsi untuk menyangga insulator keramik dan juga sebagai mounting busi terhadap mesin. c) Elektroda Tengah Elektroda tengah terdiri dari komponen – komponen: · Sumbu pusat (center shaft) : mengalirkan arus dan meradiasikan panas yang ditimbulkan eleh elektroda. · Seal glass (kaca) : membuat kerapatan (merapatkan) (untuk menghindari kebocoran udara), antara shaft dan insulator keramik dan mengikat antara shaft dan elektroda tengah. · Resistor: mengurangi suara pengapian untuk mengurangi gangguan frekuensi radio. · Copper core (inti tembaga) : merambatkan panas dari elektroda dan ujung insulator agar cepat dingin. · Elektroda tengah : membangkitkan loncatan bunga api ke masa (elektroda masa) d) Elektroda Masa Elektroda masa dibuat sama dengan elektroda tengah. Alur U(U– groove), Alur V(V–groove) dan bentuk khusus dari elektroda yang lain dibuat dengan tujuan agar memudahkan loncatan api agar menaikkan kemampuan pengapian. commit to user



Gambar 2.27. Elektroda busi 2.2.2. Cara Kerja Sistem Pengapian Konvensional

Gambar 2.28. Siruit pengapian konvensional Gambar diatas memperlihatkan sirkuit konvensional sistem pengapian motor bensin 4 silinder. Cara kerja sirkuit itu adalah sebagai berikut : Apabila kunci kontak dihubungkan, arus listrik akan mengalir dari baterai melalui kunci kontak ke kumparan primer, ke breaker point dan massa. Dalam keadaan seperti ini breaker point masih dalam keadaan tertutup. Akibat mengalirnya arus pada kumparan primer, maka inti besi akan menjadi magnet. Dalam keadaan inti besi menjadi magnet, bila breaker point dibuka arus yang mengalir pada kumparan primer akan terputus pada kemagnetan pada inti besi akan segera hilang. Hilangnya kemagnetan ini akan menyebabkan kumparan primer dan kumparan sekunder terjadi timbul tegangan induksi. Karena jumlah gulungan pada kumparan sekunder lebih banyak dari kumparan primer maka tegangan yang keluar pada kumparann sekunder ini akan jauh lebih besar atau pada kumparan sekunder akan timbul tegangan tinggi. commitTegangan to user tinggi ini kemudian disalurkan



ke rotor distributor untuk dibagikan ke busi-busi pada tiap silinder yang sedang mengakhiri langkah kompresinya. Selanjutnya tegangan tinggi pada busi ini dirubah menjadi percikan api guna pembakaran gas pada ruang bakar. Terjadinya tegangan tinggi pada kumparan sekunder ini untuk satu kali putaran adalah 4 kali, karena terjadi 4 kali pemutusan arus pada kumparan primer yang berarti 4 kali terjadi tegangan tinggi pada kumparan sekunder. Mesin dengan jumlah silinder 6, akan terjadi tegangan tinggi pada kumparan primer setiap satu putaran rotor adalah 6 kali. a. Teori terjadinya tegangan tinggi pada ignition coil Seperti dijelaskan di atas ignition coil berfungsi untuk mempertinggi tegangan dari 12 volt menjadi 15.000~20.000 volt. Tegangan ini terjadi pada kumparan-kumparan yang terdapat pada ignition coil dengan prinsip mutual induksi atau induksi bersama.

Gambar 2.29. Teori terjadinya kemagnetan Apabila pada sebatang besi dililitkan dengan kawat halus hingga menjadi sebuah kumparan, dan kumparan dialiri arus listrik, maka pada inti besi tersebut akan terjadi kemagnetan dengan garis gaya seperti pada gambar diatas. Kekuatan magnet yang timbul pada inti besi tergantung dari dua faktor utama yaitu banyaknya gulungan kumparan dan besar arus yang mengalir pada kumparan tersebut. Selanjutnya apabila titik kontak dibuka, arus listrik yang mengalir dari baterai akan segera terputus akan tetapi garis gaya magnet yang timbul pada inti besi cenderung untuk meneruskan arus listrik tersebut. Kecenderungan dari garis gaya magnet untuk meneruskan aliran arus listrik commit to user akan menyebabkan timbulnya arus listrik pada kumparan walaupun arus listrik



dari baterai sudah tidak mengalir. Kejadian ini dikatakan kumparan terinduksi oleh garis gaya magnet yang hilang tersebut. Oleh karena hanya kumparan itu yang terinduksi maka dikatakan induksi sendiri (self induction). Pada kejadian ini baik arus listrik maupun tegangan listriknya disebut juga arus induksi dan tegangan induksi. b. Tegangan tinggi pada kumparan sekunder Seperti telah dijelaskan sebelumnya apabila pada suatu inti besi dililitkan suatu kumparan dimana pada kumparan tersebut dialirkan arus listrik selanjutnya arus listrik tersebut diputus, maka akan terjadi tegangan induksi pada kumparan tersebut, pada peristiwa ini dikatakan induksi sendiri. Sekarang apabila pada inti besi tersebut dililitkan 2 buah kumparan yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder, kemudian pada kumparan primer dialiri arus listrik dan arus listrik tersebut diputus, maka tegangan induksi tidak hanya terjadi pada kumparan primer saja melainkan pada kumparan sekunder juga terjadi tegangan induksi. Oleh karena tegangan induksi terjadi pada kedua kumparan secara bersamaan maka peristiwa ini dikenal dengan sebutan “induksi bersama” atau “mutual induction”. Besar tegangan induksi pada kumparan sekunder tergantung dari perbandingan gulungan antara kumparan sekunder dengan kumparan primer.

Gambar 2.30. Induksi bersama c. Centrifugal Advancer Pada saat terjadi pembakaran didalam ruang bakar suatu mesin dengan putaran 600 rpm, penyalaan dimulai dari posisi 8° sebelum titik mati atas dan tekanan pembakaran maksimum terjadi pada poros engkol berada pada posisi 10° setelah mati atas, besar sudut daricommit mulai to percikan user bunga api pada sebelum TMA



sampai terjadinya tekanan maksimum adalah 8° + 10° = 18° engkol. Waktu yang ditempuh untuk 18° adalah; t=

18° × 60 detik 600 × 360°

t = 0,005 (detik)

Jadi dapat dianggap bahwa untuk membakar campuran bahan bakar dengan udara dari mulai membakar sampai terjadi tekanan pembakaran yang tinggi diperlukan waktu selama 0,005 detik. Untuk suatu harga campuran bahan dan udara tertentu, harga ini atau waktu yang diperlukan tetap sama. Pada saat mesin berputar dengan kecepatan putar yang lebih tinggi dari 600 rpm, misalnya 1200 rpm maka besar sudut yang ditempuh untuk waktu t = 0,005 detik akan menjadi 2 kalinya yaitu 36° engkol. Apabila percikan api pada busi dimulai tetap pada 8° sebelum TMA, maka tekanan maksimum akan didapat setelah torak melewati TMA dengan sudut 36° 8° = 28°. Posisi torak pada saat melewati TMA engkol sudah lebih jauh dibanding 10° engkol, karenanya tekanan pembakaran maksimum untuk 28° engkol lebih kecil dibanding 10° engkol. Akibat dari ini tenaga yang dihasilkan akan menjadi lebih kecil atau menurun. Agar dapat tekanan pembakaran maksimum yang tinggi dan tenaga yang besar, tekanan pembakaran harus dipertahankan terjadi 10° setelah tma. Karenanya saat terjadi bunga api busi harus dinaikkan menjadi 36° 10° = 26° engkol atau 26° engkol sebelum TMA. Kita telah mengetahui bahwa mesin kendaraan harus dapat beroperasi pada putaran yang sesuai dengan yang dikehendaki misalnya pada saat dibutuhkan untuk cepat maka mesin harus berputar cepat atau sebaliknya. Pembakaran gas juga harus dapat mengikuti kondisi mesin tersebut dimana bila mesin berputar dengan cepat maka saat pengapian harus lebih awal lagi dan sebaliknya. Kejadian ini harus berlaku secara otomatis dan untuk itulah maka pada mesin dilengkapi dengan alat pemajuan pengapian yang sebanding dengan putaran mesin. Alat tersebut lebih dikenal dengan nama Centrifugal advancer. Prinsip kerja dari Centrifugal advancer ini memanfaatkan kecepatan putar pada suatu benda yang selanjutnya timbul gaya sentrifugal karena kecepatan putar commit to user



dan masa dari benda yang berputar tersebut. Gaya sentrifugal ini selanjutnya digunakan untuk merubah posisi bubungan (cam lobe) yang akan membuka breaker point lebih awal dibanding pada waktu putaran lambat. Pada saat putaran governor shaft masih rendah, diharapkan agar governor weight belum merubah meskipun sudah terdapat gaya sentrifugal akibat putaran tersebut. Hal ini disebabkan pada governor weight masing-masing dilengkapi dengan satu pegas yang selanjutnya akan menarik governor weight ke posisi tidak merubah. Untuk putaran lambat, pegas yang bekerja hanya satu dan untuk putaran tinggi pegas yang bekerja adalah keduanya.

Gambar 2.31. kerja governor weight dan spring (governor operation) Pemajuan pengapian perubahannya besar sekali pada saat putaran mesin berada antara putaran lambat sampai putaran sedang. Hal ini disebabkan karena kecepatan perambatan api pada putaran lambat hampir sama dengan putaran sedang sehingga bila terjadi kenaikan atau perubahan kecepatan putaran saat pengapian harus segera naik atau harus lebih awal. Pada saat putaran tinggi, kecepatan perambatan api akan lebih cepat sehingga saat pembakaran tidak perlu dibuat lebih awal. Karena kedua sebab itulah maka saat pengapian diperlambat menggunakan pegas governor agar mempunyai perubahan. Apabila putaran mesin berubah dari lambat ke sedang, pegas yang bekerja hanya satu yang selanjutnya perubahan saat pembakaran terjadi sangat tajam atau curam. Sedangkan apabila putaran mesin berubah dari putaran sedang ke putaran tinggi, gaya sentrifugal yang timbul pada governor weight ditahan oleh dua pegas, sehingga pertambahan sudut pemajuan pengapian menjadi tidak curam lagi. commit to user



Karena sebab-sebab tersebut dan karakteristik dari kecepatan perambatan api pada ruang bakar, maka bentuk pegas pada governor weight dibedakan dimana yang satu bekerja pada putaran rendah sampai tinggi dan yang satu lagi khusus bekerja pada putaran sedang sampai tinggi saja. Dengan demikian bila mengganti pegas atau membongkar distributor, harus diperhatikan bahwa governor weight mempunyai dua pegas yang berlainan. d. Vacuum Advancer Prinsip kerja vacuum advancer adalah dengan memanfaatkan kevakuman yang terjadi pada lubang setelah throttle valve (bila throotle valve tertutup) yang selanjutnya dirubah menjadi gaya tarik pada diafragma dan gaya tarik tersebut diteruskan untuk menggerakkan braker plate dengan gerakan putar yang berlawanan dengan putaran bubungan (cam lobe). Oleh karena breker point ditempatkan pada breaker plate, maka dengan berputarnya breaker plate ini menyebabkan breaker point lebih awal membukanya. Ini berarti penyalaan busi terjadi lebih awal (lebih cepat)

Gambar 2.32. Vacuum advancer 2.3. Sistem Kontrol Elektronik Sistem pengontrol elektronik (Elektronik Control System) termasuk sensorsensor untuk membantu mendeteksi kondisi kerja mesin dan komputer yang menentukan ketepatan jumlah penginjeksian bahan bakar sesuai dengan signal yang diterima dari sensor-sensor. Sensor-sensor ini mengukur jumlah udara yang dihisap, beban mesin, temperatur air pendingin, temperatur udara, saat akselerasi atau deselerasi, kemudian mengirim signal ke komputer. Kemudian komputer menghitung dengan

commit to user



tepat jumlah penginjeksian bahan bakar atas dasar pertimbangan dari signal tadi, dan mengirimkan perintah penginjeksian menuju injektor-injektor. Electronic Injection System pada beberapa mesin dilengkapi dengan sebuah tahanan (resistor) dalam injection circuit-nya untuk mencegah terjadinya panas dan menstabilkan kinerja injector. Cold start injection bekerja ketika sistem di start pada saat dingin dan lamanya dikontrol oleh timer switch. Pada sirkuit komputer pada sistem EFI dilengkapi dengan main relay untuk mencegah turunnya tegangan. Sirkuit pompa bahan bakar pada sistem EFI ini juga dilengkapi dengan relay. Relay ini akan bekerja ketika mesin berputar dan memetikan pompa pada saat mesin mati.

Gambar 2.33. Sistem EFI ECS (Elektronik Control System) berfungsi agar sistim injeksi bahan bakar dapat bekerja dengan baik, tepat dan selalu sesuai dengan kondisi operasional mesin, sehingga diperoleh mesin (kendaraan) dengan performansi yang tinggi, efisien terhadap pemakaian bahan bakar dan gas buang yang dihasilkan ramah lingkungan (tingkat polusinya rendah). Pada dasarnya ECS terdiri dari tiga bagian utama, yaitu :

commit to user



a) Sensor : berfungsi sebagai detektor terhadap bagian-bagian mesin atau hal-hal lain yang merupakan faktor pokok yang berpengaruh langsung pada opersional mesin. b) ECU : berfungsi sebagai processor/pengolah data dari semua masukan sensor, yang selanjutnya dikeluarkan dalam bentuk kesimpulan yang akan dilaksanakan actuator. c) Actuator : berfungsi melaksanakan / meng-aktualisasikan semua kesimpulan / perintah ECU dalam bentuk kerja. 2.3.1. Prinsip Kerja Sistem Kontrol Elektronik Sensor Input Analog

ECU

Kontrol Unit Elektronik

Input Digital

Aktuator Input Analog Input Digital

Gambar 2.34. Bagan prinsip kerja kontrol elektronik ECU mengolah data berdasarkan input dari sensor, input analog akan dikeluarkan dalam bentuk analog, dan inputan digital akan dikeluarkan dalam bentuk digital. Oleh karena itu aktuator akan bekerja sesuai dengan jenis inputan yang dibutuhkan, contoh: sinyal listrik yang dibutuhkan antara injektor dan pompa bakar (fuel pump) berbeda, sebab input yang dibutuhkan oleh kedua komponen tersebut berbeda. 2.3.2. Sensor a. Manifold Absolute Pressure (MAP) Mendeteksi tekanan absolut udara di dalam intake manifold. Posisi penempatan di throttle body atau di intake air chamber.

commit to user



Gambar 2.35. MAP sensor b. Ignition Signal (IG) Perubahan pada tegangan primer pada ignition coil dideteksi dan dikirim ke ECU sebagai suatu signal. ECU menentukan saat penginjeksian sesuai kecepatan mesin.

Gambar 2.36. Ignition Signal c. Intake Air Temperature (IAT) Mendeteksi temperatur udara yang ada didalam intake manifold. Posisi penempatan di saluran penghubung atau di intake air chamber.

commit to user Gambar 2.37. Intake Air Temperature



d. Throttle Position Sensor (TPS) Dipasang pada throttle shaft yang terdapat pada throttle body yang fungsinya mengontrol jumlah udara yang masuk dan mendeteksi posisi throttle valve dan dirubah menjadi signal tegangan ke ECU, untuk menentukan posisi mesin pada putaran idling, bekerja dengan beban berat atau beban ringan.

Gambar 2.38. Throttle position sensor e. Water Temperatur Sensor (THW) Mendeteksi temperatur pendinginan dengan sebuah thermistor dan dirubah kedalam signal tegangan dan mengirim signal ke ECU

Gambar 2.39. Water temperature sensor f. Exhaust Gas Oxygen (OX) Terpasang pada exhaust manifold, dan mendeteksi jumlah sisa oksigen dalam gas buang, dirubah menjadi tegangan variabel, dan mengirim signal ke ECU. Ini akan membantu komputer untuk menentukan campuran udara dan bahan to useryang disuplai ke mesin. bakar (perbandingan udara dancommit bahan bakar)



Gambar 2.40. Oxigen sensor g. Crank Position sensor (CKP) Menentukan timing pengapian, injeksi dan rpm mesin

Gambar 2.41. Crank position sensor h. Cam Position Sensor (CMP) Mendeteksi posisi TMA silinder 1 untuk menentukan firing order (FO) injeksi.

commit to user



Gambar 2.42. Cam Position Sensor i. Knock Sensor Mendeteksi terjadinya knocking/ketukan di dalam silinder Posisi penempatan di engine body/block cylinder

Gambar 2.43. Knock sensor 2.3.3. Aktuator a. Injektor Menyemprotkan bahan bakar ke dalam intake manifold.

commit to user



Gambar 2.44. Injector b. Fuel Pump Mengirimkan bahan bakar dengan tekanan tertentu ke delivery pipe

Gambar 2.45. Fuel pump c. Idle Speed Control (ISC) Menambah udara ke intake manifold saat start dingin dan pemanasan Posisi penempatan di throltle body

Gambar 2.46. Idle speed control commit to user



d. Exhaust Gas Recirculation (EGR) Membantu menekan kandungan polutan pada gas buang, terutama kandungan NOx.

Gambar 2.47. Electronic gas recirculating (EGR) e. Main Relay Mematikan kerja fuel pump jika etelah beberapa detik kunci kontak ON mesin mati.

Gambar 2.48. Relay f. Malfunction Indicator Lamp (MIL) Mendeteksi kerusakan pada sensor-sensor tidak berfungsi

commit to user Gambar 2.49. Check engine



g. Igniter Unit Memicu timbulnya letikan api pada busi

Gambar 2.50. Igniter h. Data Link Connector (DLC) Sebagai interface ke Engine scanner tool

Gambar 2.51. Check conector 2.4. Gas Buang Gas buang dari gas bekas kadang-kadang terbaur istilahnya. Gas yang keluar dari pipa knalpot ® gas bekas Gas yang keluar dari crankshaft

® blow by gas

gas buang

Gas yang keluar dari karburator Atau gasoline tank

® gas uap (menguap)

Gas bekas umumnya terdiri dari gas yang tidak beracun N2 (Nitrogen, CO2 (Carbon dioksida) dan H2O (Uap Air) dan sebagian kecil merupakan gas beracun commit Nitrogen) to user yang sekarang sangat populer seperti; gas CO, HC dan NOx (Oksida



dalam gas bekas maupun gas buang adalah gas yang beracun. CO adalah gas Carbon Monoxida; HC (Hydro Carbon); NOx adalah istilah dari Oxida-Oxida Nitrogen yang dibuat satu (NO, NO2, N2O). Gas ini dikeluarkan dari suatu kendaraan bila digambarkan dalam % seperti pada gambar dibawah ini.

Gambar 2.52. Gas yang keluar dari kendaraan 2.4.1. Macam Sifat dan Pengaruh Gas Buang Terhadap Manusia Seperti telah dijelaskan tadi bahwa dari bermacam-macam gas buang yang sering dipersoalkan adalah CO, HC, NOx, dari ke tiga macam ini tentang sifatnya, sebab-sebab terjadinya maupun pengaruh keburukannya seperti diterangkan dibawah ini. Sifat CO (Carbon Monoxida) : • Zat gas tidak bewarna tidak berbau • Tidak mudah larut dalam air • Perbandingan berat terhadap udara (1 atm°C) 0,967 • Di dalam udara bila diberikan api akan terbakar dengan mengeluarkan asap biru dan menjadi CO2 (Carbon Dioxide) HC (Hydro Carbon) : • Sebuah zat yang merupakan ikatan kimia hanya dari Carbon (C) dan commit to user Hydrogen (H) saja



• Bentuk kimianya dibagi menjadi parafine, Naftaline, Olefine, dan Aromatic N2O karena tidak aktif, tidak menjadi persoalan NOx (Oxida Nitrogen) : • Terutama terbentuk NO, NO2 dan N2O • NO ® Zat gas yang tidak berwarna tidak berbau, sukar larut dalam air, didalam udara karena gesekan akan menjadi NO2 • NO2 ® Zat gas berwarna agak kemerahan dan sedikit berbau, mudah larut dalam air bereaksi dengan air menjadi asam Nitrit atau Nitrat Sumber Utama Dalam Udara CO (Carbon Monoxida) : • Terutama sumbernya adalah kendaraan disaat idling HC (Hydro Carbon) : • Sumber utamanya adalah gas buang dari kendaraan atau macam-macam alat pembakaran. • Dan lain-lain seperti refinering oil (penghilang minyak) karena pemakaian pelarut NOx (Oxida Nitrogen) : • Sumber timbulnya adalah gas buang dari mobil, gas-gas yang timbul dari pabrik kimia serta gas bakar yang timbul dari bermacam-macam alat pembakaran. Efek Buruk yang Ditimbulkan CO (Carbon Monoxida) : • Akan bercampur dengan hemoglobin yang terdapat dalam darah menjadi Carbon Oksida Hemoglobin (CO-Hb) • Dengan bertambahnya CO-Hb, fungsi pengalir oksigen darah akan terhalang • Didalam darah bila terdapat CO-Hb 5% (dalam udara CO 40 ppm) akan menimbulkan keracunan dalam darah; ppm = partical per million HC (Hydro Carbon) : • Bila kepekatan HC-nya bertambah tinggi akan merusak sistem pernafasan manusia (tenggorokan) terutama yang beracun adalah commit to user Benzena dan Toruene



• Hidro Carbon aktif seprti susunan (Olefine dan sebagainya) akan menyebabkan photo chemical smoke (smoke yang dimaksud disini adalah suatu kumpulan gugusan antara CO, HC, dan N2 yang bila terkena sinar matahari menimbulkan mata pedas • Dari jenis Aromatic ada juga yang menyebabkan timbulnya kanker NOx (Oxida Nitrogen) : • NO2 akan membuat sakit (merangsang) hidung dan tenggorokan • Dari sifat beracunnya akan menimbulkan sukar tidur, batuk-batuk • Sebagai gabungan dari zat Nitrogen menyebabkan problem utama timbulnya photo chemical smoke 2.4.2. Hal Untuk Mengurangi Pengaruh Timbulnya Gas Buang Bermacam-macam cara untuk mengurangi timbulnya CO, HC, NOx misalnya; a. Pemakaian campuran kurus Hubungan antara campuran dengan kadar CO, HC dan NOx dari gas buang akan terlihat pada gambar 2.53. (grafik). Mesin-mesin pada umumnya mempunyai campuran sekitar 14:1 meskipun 15:1 adalah campuran ideal. Bila campuran ini lebih kurus lagi dari 14:1, maka kadar CO dan HC akan berkurang, tetapi NOx akan bertambah, serta output mesinpun akan turun.

Gambar 2.53. Grafik hubungan antara campuran bahan bakan dengan gas buang (Toyota Step 2,to1995) commit user



b. Memperlambat saat pembakaran (ignition timing) sudutnya Saat pembakaran bila diperlambat dari kondisi pertamanya, maka hasil HC, NOx-nya akan berkurang. HC berkurang karena dengan memperlambat timing pengapian temperatur pembuangan menjadi tinggi yang menjadikan HC terbakar lebih baik lagi pada sistem pembuangan (Exthaust port, Exthaust manifold, dan sebagainya). NOx berkurang karena dengan memperlambat timing pngapian menjadikan kecepatan pembakaran berkurang dan temperatur pembakaran lebih rendah. c. Mempertinggi putaran mesin Dengan mempertinggi putaran mesin, pengabutan bahan bakar menjadi lebih baik, yang berarti distributor ke tiap silinder pun menjadi lebih baik, menyebabkan kondisi pembakaran menjadi sempurna serta kadar HC pun menjadi lebih sedikit, tetapi karena temperatur pembakaran bertendensi meninggi maka kadar NOx akan naik d. Memperbesar engine load Dengan memperbesar beban mesin, temperatur pembakaran akan menjadi tinggi, yang menyebabkan NOx meningkat. Pada keadaan seperti ini karena pembakaran menjadi baik, HC akan berkurang, tetapi biasanya bila beban menjadi lebih besar dipakai campuran bahan bakar yang lebih gemuk, yang menyebabkan penurunan kadar HC menjadi relatif kecil e. Memperbesar compression ratio Jika luasan permukaan ruang bakar disebut S dan volumenya V, maka perbesaran nilai S/V, menyebabkan meningkatnya lapisan yang bertemperatur rendah pada dinding ruang pembakaran, karena kadar HC akan bertambah besar. Bila perbandingan kompresi naik maka HC akan naik. Juga bila perbandingan kompresi diperbesar maka akan menghasilkan energi ledakan yang lebih besar. Sehingga pembakaran akan terjadi pada temperatur yang tinggi dan NOx bertambah. 2.4.3. Ambang Batas Uji Emisi Untuk mobil berbahan bakar bensin dapat diukur adalah unsur CO, HC, O2, CO2 dan Lambda (beberapa jenis alat dapat mengukur kadar NOx). Namun untuk commit to user



syarat kelulusan uji emisi, yang dilihat hanya unsur CO (karbon monoksida) dan HC (hidrokarbon) saja. Mobil Sistem Karburator: · Tahun Produksi sebelum 1985 CO max: 4.0 % HC max: 1000 ppm. · Tahun Produksi 1986-1995: CO max: 3.5% HC max: 800ppm · Tahun Produksi di setelah 1996: CO max: 3.0% HC max: 700ppm Mobil Sistem Injeksi (EFI – Electronic Fuel Injection): · Tahun Produksi 1986-1995: CO max: 3.0% HC max: 600ppm · Tahun Produksi di setelah 1996: CO max: 2.5% HC max: 500ppm Untuk mobil bermesin diesel (bahan bakar solar), yang disyaratkan untuk kelulusan uji emisi adalah nilai Opasitas (kepekatan) asap saja. · Tahun Produksi sebelum 1985: Opasitas max: 50% · Tahun Produksi 1986-1996: Opasitas max: 45% · Tahun Produksi di setelah 1996: Opasitas max: 40% (Pemprov. DKI Jakarta, Februari 2006)

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB III PERENCANAAN DAN GAMBAR 3.1. Perencanaan Untuk terciptanya pelaksanaan proyak akhir yang baik perlu dilakukan perencaan terlebih dahulu pada objek yang akan dikerjakan, pelaksanaan pengerjangan modifikasi mesin 5K menjadi sistem injeksi secara garis besar sebagai berikut : 1. Uji performa mesin 5K - Pengujian konsumsi bahan bakar - Uji emisi 2. Persiapan sistem injeksi pada mesin 7K - Memeriksa kondisi mesin 7K - Repair dan replace komponen abnormal - Menghidupkan mesin 7K - Standarisasi wiring harness 3. Pelepasan Komponen Injeksi dan pengapian mesin 7K - Prepare pelepasan komponen - Penandaan wiring harness dan konektor 4. Pelepasan komponen sistem bahan bakar dan pengapian mesin 5K - Pelepasan komponen - Analisa perbedaan dengan komponen mesin 7K - Modifikasi/penyesuaian perbedaan komponen 7K dengan 5K 5. Pengadaan Sparepart 6. Pemasangan dan modifikasi komponen injeksi mesin 7K pada mesin 5K - Pembersihan pada mesin 5K dan komponen yang akan dipasang 7K - Modifikasi dan pemasangan komponen mesin 7K pada mesin 5K a. Sistem bahan bakar b. Sistem udara c. Sistem pengapian - Standarisasi pemasangan komponen sistem bahan bakar, sistem udara, dan pengapian commit to user 45



7. Finishing pengerjaan pemasangan komponen injeksi mesin 7K pada mesin 5K - Pemeriksaan bagian / komponen yang kurang sempurna - Perbaikan / improve pemasangan dan penyetelan 8. Uji Performance Akhir - Pengujian konsumsi bahan bakar - Uji emisi 9. Penyelesaian Laporan Proyek Akhir Untuk lebih jelasnya program kerja atau perencanaan pengerjaan proyek akhir tersebut dibuat sebuah alur pengerjaan sebagai berikut :

commit to user



Pengujian konsumsi bahan bakar Uji emisi

Uji performa awal

Persiapan sistem injeksi mesin 7K

Pemeriksaan mesin Repair & replace

Prepare pelepasan komponen

Pelepasan sistem injeksi 7K

Test engine baik

tidak

Standarisasi wiring Penandaan wiring harness & conector

OK Pelepasan sistem bahan bakar dan pengapian mesin 5K

OK

Pengadaan Sparepart

Pelepasan komponen mesin 5K

Pemasangan komponen injeksi 7K pada mesin 5K

Pelepasan komponen Analisa perbedaan dengan komponen mesin 5K dg 7K

modifikasi

Pembersihan mesin 5K dan komponen injeksi

OK

modifikasi

Finishing Pengerjaan Pemasangan Standarisasi

Pemeriksaan kelengkapan komponen

OK

Perbaikan dan Penyetelan

Pemeriksaan mesin

Pengetesan dan pengujian engine

Repair & replace

Penyetingan Akhir

Test engine tidak

baik Pengujian konsumsi bahan bakar

Penyelasaian loporan Proyek Akhir

Uji emisi

OK

commit to user Gambar 3.1. Alur pengerjaan modifikasi mesin

OK



Pengerjaan proyek akhir (pelepasan dan pemasangan sistem mesin injeksi) dilakukan dengan mengacu pada buku Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7K-E Toyota, 2000. 3.2. Gambar Komponen Kepala Silinder dan Sistem Pengapian Gambar merupakan media komunikasi yang sangat penting bagi teknik mesin, sehingga seseorang akan dapat dengan mudah mengetahui dan memahami komponen mesin melalui gambar. Berikut ini adalah gambar komponen kepala silinder dan sistem pengapian yang digambar dalam bentuk tiga dimensi menggunakan software SolidWorks. 3.2.1. Komponen Kepala Silinder a. Kepala silinder

Gambar 3.2. Kepala silinder b. Tutup kepala silinder

commit to user Gambar 3.3. Tutup kepala silinder



c. Valve Rocker Arm

Gambar 3.4. Valve Rocker Arm d. Valve Rocker Support

Gambar 3.5. Valve Rocker Support e. Valve

(a)

(b)

commit to user Gambar 3.6. (a) intake valve (b) exthaust valve



f. Valve Spring

Gambar 3.7. Valve Spring 3.2.2. Komponen Sistem Pengapian a. Distributor Input dari ignition coil

Output ke busi

Tutup distributor

NE sensor conector

Pengatur derajat pengapian

Roda gigi distributor

Gambar 3.8. to Distributor commit user



Rotor distributor Timing rotor

NE pickup sensor

Conector NE pickup

Gambar 3.9. Komponen dalam distributor b. Ignition Coil

Gambar 3.10. Ignition Coil c. Spark Plug

Gambar 3.11.toSpark commit user Plug



d. Battery

Gambar 3.12. Battery e. Electric Control Unit (ECU)

Conector ECU

Gambar 3.13. Electric control unit (ECU)

commit to user



f. Igniter

Conector Igniter

Gambar 3.14. Igniter

commit to user


digilib.uns.ac.id

BAB IV PENGERJAAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Pengerjaan Pengerjaan pembongkaran dan pemasangan komponen dilakukan dengan mengacu pada buku Pedoman Reparasi Mesin 5K, 7K, 7K-E Toyota, 2000. Pada proses pengerjaan juga dilakukan uji performa awal (mesin Kijang Rover 89) dan uji performa akhir (mesin setelah dimodifikasi) untuk membandingkan antara kondisi sebelum dan sesudah pengerjaan. 4.1.1. Spesifikasi Mesin Proses modifikasi dilakukan dengan mengganti sistem induksi udara, sistem bahan bakar dan sistem pengapian pada mesin Toyota Kijang Rover tahun 1989. Komponen pengganti diambilkan dari mesin Toyota 7K pada engine stand. Perbedaan spesifikasi kedua mesin sebagai berikut: Tabel. 4.1. Data perbandingan spesifikasi mesin Spesifikasi

Mesin Kijang Rover 89

Mesin Toyota 7K

Jenis mesin

5K

7K

5K 03421

7K 0419608

Kapasitas mesin

1500 cc

1800 cc

Diameter piston (STD) Jumlah silinder

80,450 – 80,460 mm

80,358 – 80,368 mm

4

4

Tekanan kompresi (pada 250rpm) Sistim pengapian

Std : 1.235 kPa Min : 931 kPa Konvensional (platina)

Std : 1.186 kPa Min : 882 kPa ESA (Electronic Spark Advancer)

Sistim bahan bakar

Karburator

EFI (Electronic Fuel Injection)

Serial number EG

(Sumber : Pedoman Reparasi Mesin 5K,7K,7K-E Toyota, 2000) Dari data diatas terlihat jelas perbedaan antara mesin yang akan dimodifikasi dengan mesin pengganti. Dengan demikian perlu dilakukan penyesuaian khusus sehingga komponen-komponen injeksi pada mesin pengganti dapat diaplikasikan pada mesin Toyota Kijang Rover yang akan dimodifikasi. commit to user 54

MODIFIKASI MESIN SISTEM KONVENSIONAL MENJADI SISTEM INJEKSI KONTROL ELEKTRONIK PADA TOYOTA KIJANG 5K (SISTEM PENGAPIAN ELEKTRONIK DAN KEPALA SILINDER)

Recommend Documents