Bahan bakar
Bahan bakar yaitu bahan yang apabila dibakar dapat meneruskan proses pembakaran dengan sendirinya, disertai pengeluaran kalor.
Ada beberapa bahan bakar yang digunakan pada kendaraan. Beberapa diantaranya berisikan racun dan zat kimia yang mudah terbakar, dan ini harus ditangani dengan berhati-hati. Gunakan tipe bahan bakar yang sesuai agar tidak terjadi kesalahan, karna ini dapat menyebabkan kerusakan bekerjanya komponen.
Bahan bakar bensin
1. Sifat Utama Bensin
Bensin mengandung hydrocarbon hasil sulingan dari produksi minyak mentah. Bensin mengandung gas yang mudah terbakar, pada umumnya bahan bakar ini digunakaan untuk mesin dengan pengapian busi. Sifat yang dimiliki bensin sebagai berikut:
· Mudah menguap pada temperature normal
· Tidak berwarna, tembus pandang dan berbau
· Mempunyai titik nyala rendah (-10° sampai -15°C)
· Mempunyai berat jenis yang rendah (0,60-0,78)
· Dapat melarutkan oli dan karet
· Menghasilkan jumlah panas yang besar (9,500-10,500 kcal/kg)
· Sedikit meninggalkan karbon setelah dibakar
Mesin bensin saat ini menggunakan bensin dengan komposisi yang seimbang untuk memperoleh kemampuan yang optimal pada berbagai tingkat kecepatan.
2. Syarat-Syarat Bensin
Kwalitas berikut ini diperlukan oleh bensin untuk memberikan kerja mesin yang lembut.
· Mudah Terbakar
Pembakaran serentak didalam ruang bakar dengan sedikit knocking.
· Mudah menguap
Bensin harus mampu membentuk uap dengan mudah untuk memberikan campuran udara-bahan bakar dengan tepat saat menghidupkan mesin yang masih dingin
· Tidak beroksidasi dan bersipat pembersih
Sedikit perubahan kualitas dan perubahan bentuk selama disimpan. Selain itu juga bensin harus mencegah pengendapan pada system intake.
3. Nilai Oktana
Nilai Oktan (Octane Number) atau tingkatan dari bahan bakar adalah mengukur bahan bakar bensin terhadap anti-knock characteristic . bensin dengan nilai oktana tinggi akan tahan terhadap timbulnya engine knocking dibanding dengan nilai oktan yang rendah.
Ada dua cara yang digunakan untuk mengukur nilai oktana: Research method dan motor medhod.
Research method adalah yang paling umum digunakan dan spesifikasi nilai oktannya dengan metode ini ditetapkan dengan istilah RON (Research Octane Number).
Bensin dengan nilai oktana 90 umumnya disebut bensin biasa dan yang nilai oktanya lebih dari 95 disebut oktan tinggi atau super atau yang kita sebut premium. Mesin yang mempunyai perbandingan kompresi yang tinggi memerlukan bahan bakar bensin yang mempunyai nilai oktana yang tinggi untuk menghilangkan knocking dan menghasilkan purtaran yang lembut.
Ada sedikit kerugian menggunakan bensin beroktan tinggi pada mesin biasa yang mempunyai perbandingan kompresi rendah. Bensin “octane tinggi” dan biasa banyak tersedia pada stasiun pompa bensin.
Bilangan oktana suatu bahan bakar diukur dengan mesin CFR (Coordinating Fuel Research), yaitu sebuah mesin penguji yang perbandingan kompresinya dapat di ubah-ubah. Di dalam pengukuran itu ditetapkan kondisi standar oprasinya (putara, temperatur, tekanan, dan kelembaban relatif dari udara yang masuk, dan sebagainya) dan bahan bakar yang akan digunakan sebagai pembanding atau pengukur.
Untung motor bensin di tetapkan heptana normal dan isooktana sebagai bahan bakar pembanding. Heptana normal adalah bahan bakar hidrokarbon (rantai lurus) yang mudah berdetonasi di dalam motor bensin, oleh karna itu dinyatakan sebagai bahan bakar dengan bilangn oktana sama dengan nol. Iso-oktana adalah suatu jenis bahan bakar hidrokarbon yang tidak mudah berdetonasi, dalam hal ini dinyatakan sebagai bahan bakar dengtan bilangan oktana sama dengtan 100.
Apabila suatu bahan bakar dengan bilangan oktana yang tinggi hendak digunakan pada mesin yanag sebenarnya dirancang untuk menggunakan bahan bakar dengan bilangan oktana yang rendah tanpa detonasi, tidak akan terlahat adanya perbaikan pada efisiensi dan daya yang dihasilkan. Keuntunagan yang dapat diperoleh dari bahan bakar dengan bilangan oktana yang tinggi adalah bahwa ia tidak peka terhadap detonasi. Oleh karena itu sangat cocok untuk digunakan pada mesin dengan perbandingan komperesi yang tinggi untuk memperoleh efisiensi yang tinggi tanpa detonasi, juga pada mesin dengan supercarjer yang bertujuan menaikan daya poros.
Disamping itu juga sangat berguna untuk menaikan daya dan efisiensi dengan jalan memajukan saat penyalaan. Hal terahir ini dilakukan apabila semula ditetapkan saat penyalaan yang lebih lambat hanya dengan alasan hendak mencegah terjadinya detonasi.
Karekteristik mesin bensin
- Kecepatan tinggidan tenaganya besar
- Mudah pengoperasiannya
- Pembakarannya sempurna
- Umumnya di ganakan untuk mobil penumpang, kendaraan truk yang kecil, dan sebagainya.
Prinsip kerja mesin bensin
Mari kita perhatikan bagai mana mesin bensin mengubah bahan bakar menjadi tenaga. Dalam gambar skema mesin bensin, campuran udara dan bensin di hisap kedalam silinder, kemudian dikompresikan oleh torak saat begerak naik, bila campuran udara dan bensin terbakar dengan adanya api dari busi yang panas sekali, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar di dalam silinder. Tekanan gas pembakaran ini mendorong torak kebawah, yang menggerakan torak turun naik dengan bebas di dalam silinder. Dari gerak lurus (naik turun) torak dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada mobil.
Posisi tertinggi yang di capai torak di dalam silinder di sebut titik mati atas (TMA), dan posisi terendah yang di capai torak disebut (TMB). Jarak bergeraknya torak antara TMA dan TMB di sebut langkah torak (stroke).
Campuran udara dan bensin dihisap kedalam silinder dan gas yang telah terbakar harus keluar, dan ini harus berlangsung secara tetap. Pekerjaan ini dilakukan dengan adanya gerak torak yang turun naik di dalam silinder. Proses menghisap campuran udara dan bensin kedalam silinder, mengkompresikan, membakarnya, dan mengeluarkan gas bekas dari silinder, disebut satu siklus.
Ada juga mesin yang tiap siklusnya terdiri dari dua langka torak. Mesin ini di sebut mesin dua langkah (two stroke engine). Poros engkol berputar satu kali selama torak menyelesaikan dua langkah. Sedangkan mesin lainnya, tiap siklusnya terdiri dari empat langkah torak. Mesin ini disebut mesin empat langkah (four-stroke engine). Poros engkol berputar dua putaran penuh selama torak menyelesaikan empat langkah dalam setiap siklus.
Sistem bahan bakar
Sistem bahan bakar (ful system) terdiri dari beberapa komponen, dimulai dari tangki bahan bakar (ful tank) sampai pada charcoal canister. Bahan bakar yang tersimpan dalam tangki dikirim oleh pompa bahan bakar (fuel pump) ke karburator melalui ppipa-pipa dan selang-selang. Air dan pasi, kotoran dan benda-benda lainya dikeluarkan dari bahan bakar oleh saringan (ful filter).
Kalburator menyalurkan ke mesin sejumlah bahan bakar yang dibutuhkan berupa campuran udara dan bahan bakar. Sejumlah gas HC yang timbul di dalam tangki dikurangi oleh charcoal canister. Bensin di alirkan dari tangki melalui sarinagn, selang dan pip-pipa hisap (suction tube). Bensin yang sudah disaring dikirim ke karburator oleh pompa bahan bakar, dan karburator mencampurnya dengan udara dengan suatu perbandingkan tertentu menjadi canpuran udara dan bahan bakar. Sebagian campuran udara dan bahan bakar menguap dan menjadi kabut saat mengalir melalui intake manifold ke silinder.
Campuran Udara dan Bahan Bakar
Bahan bakar yang dikirim kedalam silinder untuk mesin harus ada dalam Kondisi mudah terbakar agar dapat menghasilkan efesiensi tenaga yang maksimum. Bensin sedikit sulit terbakar, bila tidak dirubah kedalam bentuk gas. Bensin tidak dapat terbakar dengan sendirinya, harus dicampur denagan udara dalam perbandingan yang tepat. Untuk mendapatkan campuran udara dan bahan bakar yang baik, uap bensin harus bercampur dengan sejumlah udara yang tepat. Perbandingan campuran udara dan juga mempengaruhi pemakaian bahan bakar.
Perbandingan Udara Dengan Bahan Bakar
Perbandingan udara dengan bahan bakar dinyatakan dalam volume atau berat dari bagian udara dan bahan bakar. Pada umumnya, perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan berdasarkan perbandingan berat udara dengan berat bahan bakar. Bensin harus dapat terbakar keseluruhannya di dalam ruang bakar untuk menghasilkan tenaga yang besar pada mesin. Perbandingan udara dan bahan bakar dalam teorinya adalah 15:1, yaitu 15 untuk udara berbanding 1 untuk bensin.
Tetapi pada kenyataannya, mesin menghendaki campuran udara dan bahan bakar dalam perbandingan yang berbeda-beda tergantung pada temperatur, kecepatan mesin, beban, dan kondisi lainya. Pada table di bawah ini diperlihatkan perbandingan udara dan bahan bakar yang dibutuhkan sesuai dengan kondisi mesin.
Proses pembakaran
Campuran bahan bakar-udara didalam selinder motor bensin harus sesuai dengan syarat busi, yaitu jangan terbakar sendiri. Ketika busi mengeluarkan api listrik, yaitu pada saat beberapa derajat engkol sebelum torak mencapai TMA, campuran bahan bakar-udara disekitar itulah mula-mula terbakar. Kemudian nyala api merambat kesegala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi (25-50 m/detik), menyalakan campuran yang dilaluinya sehingga tekanan gas didalam silinder naik, sesuia dengan jumlah bahan bakar yang terbakar.
Sementara itu campuran dibagian yang terjauh dari busi masih menunggu giliran untuk terbakar. Akan tetapi ada kemungkinan bagian campuran tersebut terakhir, karena terdesak oleh penekanan torak maupun oleh gerakan nyala api pembakaran pembakaran yang merambat dengan cepat itu, temperaturnya dapat melampaui temperatur penyalaan sendiri sehingga akan terbakar dengan cepatnya. Proses terbakar sendiri dari bagian campuran yang terakhir (terjatuh dari busi) dinamai detonasi.
Tekanan didalam selinder tersebut dapat mencapai 130-200 kg/cm², dengan frekuensi getaran mencapai 4000-5000 cps. Detonasi yang cukup berat menimbulkan suara gemeletik seperti bunyi pukulan palu pada dinding logam. Bunyi tersebut jelas terdengar pada mesin mobil atau sepeda motor. Akan tetapi pada mesin pesawat terbang jarang terdengar karena terkalahkan oleh bunyi gas pembakaran yang keluar dari mesin dan bunyi baling-baling.
Detonasi yang berulang-ulang dalam waktu yang cukup lama dapat merusa bagian ruang bakar, terutama bagian tepi dari kepala torak tempat detonasi erjadi. Disamping itu detonasi mengakibatkan bagian ruang bakar (misalnya busi atau kerak yang ada) sangat tinggi temperaturnya, atau pijar, sehingga dapat menyalakan campuran bahan bakar-udara sebelum waktunya (pranyala). Pranyala ini serupa dengan penyalaan yang terlalu pagi. Jadi, dapat mengurangi daya dan efisiensi mesin, sedangkan tekanan maksimum gas pembakaranpun akan bertambah tinggi. Karena itu, detonasi yang dahsyat tidak di kehendaki dan harus dicegah seluruh campuran bahan bakar-udara harus dinyalakan oleh nyala api yang berasal dari busi.
Berikut ini beberapa cara untuk mencegah detonasi :
1. Mengurangi tekanan dan temperatur bahan bakar-udara yang masuk kedalam silinder.
2. Mengurangi perbandingan kompresi.
3. Memperlambat saat penyalaan.
4. Memperkaya yaitu menaikan perbandingan campuran bahan bakar-udara atau
mempermiskin yaitu menurunkan campuran bahan baka-udara dari suatu harga
perban dingan campuran (misalnya, f=0,08) yangsangat mudah berdetonasi.
5. Menaikan kecepatan torak atau putaran poros engkol, untuk memperoleh arus
turbulen pada campuran didalam silinder yang mempercepat rambatan nyala api.
6. Memperkecil diameter torak untuk memperpendek jarak yangdi tempuh oleh
nyala api dari busi kebagian yang terjauh. Hal ini bias juga di capai jika
dipergunakan busi lebih dari satu.
Membuat kontruksi ruang bakar demikian rupa sehingga bagian yang terjauh darinbusi mendapat pendinginan yang lebih baik. Caranya ialah dengan memperbesarperbandingan antara luas pemukaan dan volume sehingga diperoleh ruangan yang sempit. Apabila detonasi itu terjadi juga, hanyalah dalam bagian yang kecil jumlahnya sehingga tidak membahayakan. Disamping itu busi ditempatkan dipusat ruang bakar yaitu di antara katup buang bagian yang panas dan katup isap tepat kemungkinan basar terdapat campuran yang kaya.
