SISTEM PENGAPIAN PADA MOTOR BAKAR( Laporan Praktikum Motor Bakar dan Traktor Pertanian )

Oleh:

Kelompok V (Lima)1. Fanya Alfacia Arafat 13140710222. Fery Yanto 13140710253. Galih Pratama 13140710264. Haposan Simorangkir 13140710275. Hendri Setiawan 1314071028

LABORATORIUM DAYA ALAT DAN MESIN PERTANIANJURUSAN TEKNIK PERTANIAN

FAKULTAS PERTANIANUNIVERSITAS LAMPUNG

2014

I. PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangMotor bakar merupakan sumber penggerak yang sering dipakai di bidangpertanian. Motor bakar yang sering digunakan untuk pertanian antara lain sepertitraktor, dan traktor tangan. Contoh pemanfaatan motor bakar pada pertanian yaitusebagai alat untuk membajak. Motor bakar tentunya terdapat mesin di dalamnya.Dan motor bakar tersebut tidak bisa dipakai secara terus menerus. Karena apabilamotor bakar bekerja terus menerus maka akan menyebabkan mesinnya panas,menyebabkan keausan, motor kehilangan daya dan juga menyebabkan mesin akancepet rusak bahkan dapat terbakar. Oleh karena itu mesin biasanya dilengkapidengan sistem pendinginan, untuk mengawetkan mesin motor serta melancarkanataupun menstabilkan kerja motor.Sistem pengapian pada motor bensin berfungsi mengatur proses pembakarancampuran bensin dan udara di dalam silinder sesuai waktu yang sudah ditentukanyaitu pada akhir langkah kompresi. Permulaan pembakaran diperlukan karena,pada motor bensin pembakaran tidak bisa terjadi dengan sendirinya. Pembakarancampuran bensin-udara yang dikompresikan terjadi di dalam silinder setelah busimemercikkan bunga api, sehingga diperoleh tenaga akibat pemuaian gas(eksplosif) hasil pembakaran, mendorong piston ke TMB menjadi langkah usaha.Agar busi dapat memercikkan bunga api, maka diperlukan suatu sistem yangbekerja secara akurat. Sistem pengapian terdiri dari berbagai komponen, yangbekerja bersama-sama dalam waktu yang sangat cepat dan singkat.

1.2 TujuanAdapun tujuan dari praktikum ini adalah untuk mengetahui dan mempelajarimekanisme kerja sistem pengapian pada motor bakar.

II. TINJAUAN PUSTAKA

Motor bakar dalam bekerja dengan cara membakar bahan bakar dengan campuranudara dalam ruang bakar. Proses ini menghasikan kerja dan panas. Panas berlebihyang ditimbulkan dari proses ini dapat mengganggu kinerja mesin. Oleh karenaitu motor bakar atau mesin memerlukan sebuah sistem pendingin untuk mencgahpanas berlebih yang mungkin timbul. Selain dari proses pembakaran, panas jugaditimbulkan oleh gesekan antara komponen-komponen mesin yang bergerak. Halini sesuai dengan hukum fisika, dimana energi gerak pada benda yang bergesekansebagian akan diubah menjadi panas (Carey,1968).Proses pengapian dan pembakaran pada mesin berbahan bakar bensin berbedadengan mesin diesel. Pada mesin berbahan bakar bensin, bahan bakar dipompa kedalam karburator atau injektor, dicampur dengan udara (O2) dan dikirimkan kemesin untuk dinyalakan di dalam ruang bakar. Pembakaran terjadi karenacampuran antara bahan bakar, udara (O2) dan dinyalakan oleh percikan bunga apilistrik di dalam silinder oleh busi.Komponen mobil yang berfungsi sebagai penyedia listrik adalah baterai (accu),altenator, koil (berfungsi untuk mengubah tegangan rendah menjadi tinggi dari 12volt sampai hampir 30.000 volt), distributor (berfungsi untuk mengirimkan bungaapi ke dalam silinder melalui busi). Distributor digunakan sebagai sistem mekanispada mobil-mobil konvensional, sedangkan mobil-mobil modern sudahmeninggalkan teknologi ini, dan menggunakan Electronic Control Unit (ECU)untuk mengatur sistem penyalaannya. (Jacobs,1983).Syarat sistem pengapian ada tiga yang harus dimiliki oleh motor bensin, agarmesin dapat bekerja dengan efisien yaitu:

1. Tekanan kompresi yang tinggi.2. Saat pengapian yang tepat dan percikan bunga api yang kuat.3. Perbandingan campuran bensin dan udara yang tepat.

Agar sistem pengapian bisa berfungsi secara optimal, maka sistem pengapianharus memiliki kriteria seperti di bawah ini:

1. Percikan Bunga Api Harus KuatPada saat campuran bensin-udara dikompresi di dalam silinder, maka kesulitanutama yang terjadi adalah bunga api meloncat di antara celah elektroda busisangat sulit, hal ini disebabkan udara merupakan tahanan listrik dan tahanannyaakan naik pada saat dikompresikan. Tegangan listrik yang diperlukan harus cukuptinggi, sehingga dapat membangkitkan bunga api yang kuat di antara celahelektroda busi. Terjadinya percikan bunga api yang kuat antara lain dipengaruhioleh pembentukan tegangan induksi yang dihasilkan oleh sistem pengapian.Semakin tinggi tegangan yang dihasilkan, maka bunga api yang dihasilkan bisasemakin kuat. Penjelasan lebih jauh tentang pembentukan tegangan induksi yangbaik dibahas pada bagian E sampai H (koil pengapian sampai busi). Namunsecara garis besar agar diperoleh tegangan induksi yang baik dipengaruhi olehfaktor-faktor berikut ini:a. Pemakaian koil pengapian yang sesuaib. Pemakaian kondensor yang tepatc. Penyetelan saat pengapian yang sesuaid. Penyetelan celah busi yang tepate. Pemakaian tingkat panas busi yang tepatf. Pemakaian kabel tegangan yang tepat

2. Saat Pengapian Harus TepatUntuk memperoleh pembakaran, maka campuran bensin-udara yang paling tepat,maka saat pengapian harus sesuai dan tidak statis pada titik tertentu, saatpengapian harus dapat berubah mengikuti berbagai perubahan kondisi operasionalmesin. Saat Pengapian (Ignition Timing) saat pengapian dari campuran bensin danudara adalah saatterjadinya percikan bunga api busi beberapa derajat sebelumTitik MatiAtas (TMA) pada akhir langkah kompresi. Saat terjadinya percikanwaktunya harus ditentukan dengan tepat supaya dapat membakar dengansempurna campuran bensin dan udara agar dicapai energy maksimum. Setelahcampuran bahan bakar dibakar oleh bunga api, maka diperlukan waktu tertentubagi api untuk merambat di dalam ruangan bakar. Oleh sebab itu akan terjadisedikit keterlambatan antara awal pembakaran dengan pencapaian tekanan

pembakaran maksimum. Dengan demikian, agar diperoleh output maksimum padaengine dengan tekanan pembakaran mencapai titik tertinggi (sekitar 100 setelahTMA), periode perambatan api harus diperhitungkan pada saat menentukan saatpengapian (ignition timing). Karena diperlukannya waktu untuk perambatan api,maka campuran bahan bakar udara harus sudah dibakar sebelum TMA. Saatmulai terjadinya pembakaran campuran bahan bakar dan udara tersebut disebutdengan saat pengapian (ignition timing). Agar saat pengapian dapat disesuaikandengan kecepatan, beban mesin dan lainnya diperlukan peralatan untuk merubah(memajukan atau memundurkan) saat pengapian. Salah satu diantaranya adalahdengan menggunakan vacum advancer dan governor advancer untuk pengapiankonvensional. Dalam sepeda motor biasanya disebut dengan unit pengatur saatpengapian otomatis atau ATU (Automatic Timing Unit). ATU akan mengaturpemajuan saat pengapian. Pada sepeda motor dengan sistem pengapiankonvensional (menggunakan platina) ATU diatur secara mekanik sedangkan padasistem pengapian elektronik ATU diatur secara elektronik. Penjelasan lebih jauhtentang ATU dibahas pada bagian I (Tipe Sistem Pengapian Pada Sepeda Motor).Bila saat pengapian dimajukan terlalu jauh maka tekanan pembakaran maksimumakan tercapai sebelum 100 sesudah TMA. Karena tekanan di dalam silinder akanmenjadi lebih tinggi dari pada pembakaran dengan waktu yang tepat, pembakarancampuran udara bahan bakar yang spontan akan terjadi dan akhirnya akan terjadiknocking atau detonasi. Knocking merupakan ledakan yang menghasilkangelombang kejutan berupa suara ketukan karena naiknya tekanan yang besar dankuat yang terjadi pada akhir pembakaran. Knocking yang berlebihan akanmengakibatkan katup, busi dan torak terbakar. Saat pengapian yang terlalu majujuga bisa menyebabkan suhu mesin menjadi terlalu tinggi. Sedangkan bila saatpengapian dimundurkan terlalu jauh maka tekanan pembakaran maksimum akanterjadi setelah 100 setelah TMA (saat dimana torak telah turun cukup jauh). Biladibandingkan dengan pengapian yang waktunya maka tekanan di dalam silinderagak rendah sehingga output mesin menurun, dan masalah pemborosan bahanbakar dan lainnya akan terjadi. Saat pengapian yang tepat dapat menghasilkantekanan pembakaran yang optimal.

3. Sistem Pengapian Harus Kuat dan TahanSisem pengapian harus kuat dan tahan terhadap perubahan yang terjadi setiap saatpada ruang mesin atau perubahan kondisi operasional kendaraan; harus tahanterhadap getaran, panas, atau tahan terhadap tegangan tinggi yang dibangkitkanoleh sistem pengapian itu sendiri. Komponen-komponen sistem pengapian sepertikoil pengapian, kondensor, kabel busi (kabel tegangan tinggi) dan busi harusdibuat sedemikan rupa sehingga tahan pada berbagai kondisi. Misalnya dengannaiknya suhu di sekitar mesin, busi harus tetap tahan (tidak meleleh) agar bisaterus memberikan loncatan bunga api yang baik. Oleh karena itu, pemilihan tipebusi harus benar-benar tepat. Begitu pula dengan koil pengapian maupun kabelbusi, walaupun terjadi perubahan suhu yang cukup tinggi (misalnya karena mesinbekerja pada putaran tinggi yang cukup lama), komponen tersebut harus mampumenghasilkan dan menyalurkan tegangan tinggi (induksi) yang cukup. Pemilihantipe koil hendaknya tepat sesuai kondisi operasional sepeda motor yang digunakan.Sistem pengapian baterai adalah pengapian yang menggunakan baterai sebagaisumber arus, sistem pengapian (ignition system) merupakan salah satu sistemyang ada pada sebuah kendaraan bermotor. sistem ini berfungsi merubah aruslistrik DC 12 Volt yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi (20 KV ataulebih) untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi. Sistempengapian ini digunakan khusunya kendaraan berbahan bakar bensin. Hal inidisebabkan karena pada motor bensin, campuran bahan bakar dengan udara yangdikompresikan pada ruang bakar tidak bisa terbakar jika tidak ada percikan bungaapi. Dengan demikian pada motor bensin diperlukan sistem pengapian agar dapatmenghasilkan percikan bunga api busi melalui busi.Namun pada kendaraanberbahan bakar diesel, itu tidak memakai sistem pengapian karena udara yangdikompresi dapat menghasilkan panas yang tinggi, sehingga pada akhir kompresidiinjeksikan bahan bakar, maka langsung dapat terbakar oleh panas yangdihasilkan oleh udara yang dikompresi tersebut.(Heldman, 2001).

1. Sistem pengapian magnet adalah pengapian yang menggunakan generatorsebagaai sumber arus. Prinsip terbentuknya bunga api listrik alat penyalamagnet: Ketika stop contact pada posisi on dan pemutus arus atau platina(breaker points) tertutup, maka pada saat jangkar bersama-sama kumparan

primer berputar atau magnet berputar, akan terjadi medan magnet padakoil.

2. Ketika arus primer diputus karena bagian platina terbuka oleh gerakanberputar dari nok (cam) maka medan magnet akan hilang dan timbul arusinduksi pada kumparan sekunder yang mampu menghasilkan teganganhingga 5.000 25.000Volt sehingga menimbulkan loncatan bunga apilistrik (spark) pada busi.

3. Ketika terjadi spark maka pada setiap gap juga akan terjadi spark,termasuk di platina, untuk itu dipasang kondensor guna menyerap arusinduksi, sehingga tidak timbul spark pada platina.(Carey, 1968).

Starter adalah alat yang menggunakan tenaga luar untuk menghidupkan mesinsisiterm starter berfungsi sebagai penggerak awal supaya mesin bisa bekerjaAda tiga jenis starter yaitu :

1. Starter mekanik adalah starter yang sumber tenaga asanlya dari tenagamausia. Contohnya kick starter (starter kaki), slenger ( starter untuk mesindiesel dan beberapa type mobil lama). Mesin akan mulai berputar karenaadanya tenaga mnusia

2. Starter listrik ( starter elektrik) adalah starter yang sumber tenaganya dariarus listrik. Starter ini banyak digunakan pada mobil dan saat ini sudahmerembet pada sepeda motor.

3. Starter pneumatic adalah starter yang sumber tenaganya dari udarabertekanan. Starter ini banyak dipakai pada mesin mesin kapal laut.Karena mesin kapal laut cukup besar, ala menggunakan starter jenis ini.

Komponen Sistem Starter Elektrik dan FungsinyaSistem starter elektrik memiliki beberapa komponen yaitu sebagai berikut:

1. Baterai / aki fungsinya sebagai sumber energi listrik2. Sekering berfungsi untuk mencegah terjadinya arus yang berlebihan dan

mencegah terjadinya keonsleting.3. Kunci kontak untuk memutuskan dan mengubungkan arus listrik.4. Relay starter atau orang bengkel menyebutnya bendik fungsinya untuk

5. mengalilrkan arus listrik yang besar, dari beterai ke starter motor padasirkuit motor starter.

6. Sakelar starter untuk menghidupkan mesin mesin kendaraan.7. Motor starter berfungsi untuk merubah energi listrik menjadi momen putar

(Jama, 1979).

III. METODOLOGI

3.1 Waktu dan TempatPraktikum mata kuliah Motor Bakar dan Traktor Pertanian dengan judul SistemPengapian pada Motor Bakar ini dilaksanakan pada hari Senin tanggal 6 Oktober2014 pukul 15.00 16.40 WIB, di Laboratorium Daya Alat dan Mesin Pertanian,Jurusan Teknik Pertanian, Fakultas Pertanian, Universitas Lampung.

3.2 Alat dan BahanAdapun bahan yang digunakan pada praktikum Sistem Pengapian Pada MotorBakar yaitu buku atau kertas untuk mencatat komponen-komponen dan sistempengapian pada motor bakar.Adapun alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu contoh mesin motor bakarbensin 2 tak dan 4 tak, serta motor bakar diesel.

3.3 Diagram Alir

Disiapkan alat dan bahan praktikum yaitu mesin motor bakar bensin dan solarDan buku tulis untuk mencatat

Dijelaskan tentang sistem pengapian pada motor bakar

Dijelaskan proses pengapian pada motor bakar

Diberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk menjelaskan ulang prosesPengapian pada motor bakar

Diberikan kesempatan kepada mahasiswa untuk bertanya jika belum jelas

Diakhiri praktikum

IV. HASIL DAN PEMBAHSAN

3.1 HasilAdapun hasil praktikum kali ini dapat dilihat pada tabel sebagai berikut:Tabel 1.Macam-Macam Sistem Pengapian.No Sistem Macam-macam

1 Pengapian 1. Sistem Pengapian Baterai2. Sistem Pengapian Magnet

3.2 PembahasanKomponen Sistem PengapianTabel 2.Komponen Sistem PengapianNO. Penjelasan Gambar1. Baterai/aki berfungsi sebagai sumber arus

tegangan rendah.

2. Kunci kontak diperlukan untuk memutushubungkan rangkaian tegangan baterai kekoil pengapian terminal (15/IG/+) saatmenghidupkan atau mematikan mesin.

3. Ignition Coil (Koil Pengapian) untukmenghasilkan percikan, listrik harusmelompat melewati celah udara yangterdapat di antara dua elektroda padabusi.

4. Contact Breaker (Platina) berfungsi untukmemutushubungkan tegangan baterai kekumparan primer.

5. Kondensor untuk mencegah terjadinyaloncatan bunga api pada platina sepertipercikan api pada busi, maka dipasangkondensor padarangkaian pengapian.

6. Busi merupakan bagian (komponen)sistem pengapian yang bisa habis,dirancang untuk melakukan tugas dalamwaktu tertentu dan harus diganti denganyang baru jika busi sudah aus atauterkikis.

Pengapian Pada Motor BakarSistem pengapian pada motor bensin berfungsi mengatur proses pembakarancampuran bensin dan udara di dalam silinder sesuai waktu yang sudah ditentukanyaitu pada akhir langkah kompresi. Permulaan pembakaran diperlukan karena,pada motor bensin pembakaran tidak bisa terjadi dengan sendirinya. Pembakarancampuran bensin-udara yang dikompresikan terjadi di dalam silinder setelah busimemercikkan bunga api, sehingga diperoleh tenaga akibat pemuaian gas(eksplosif) hasil pembakaran, mendorong piston ke TMB menjadi langkah usaha.Agar busi dapat memercikkan bunga api, maka diperlukan suatu sistem yangbekerja secara akurat. Sistem pengapian terdiri dari berbagai komponen, yangbekerja bersama-sama dalam waktu yang sangat cepat dan singkat.

1. Sistem Pengapian MagnetBentuk yang paling sederhana sumber tegangan pengapian adalah denganmenyediakan source coil (koil sumber pengapian) yang tergabung langsungdengan generator utama (alternator atau flywheel magneto). Keuntungannyaadalah sumber tegangan tidak dipengaruhi oleh beban sistem kelistrikan mesin.

Sedangkan kekurangannya adalah pada kecepatan mesin rendah, seperti pada saatmenghidupkan (starting) mesin, tegangan yang keluar dari koil sumberberkemungkinan tidak cukup untuk menghasilkan percikan yang kuat.Arus listrik yang dihasilkan oleh alternator atau flywheel magneto adalah aruslistrik AC (Alternating Currrent). Prinsip kerja alternator dan flywheel magnetosebenarnya adalah sama, perbedaannya hanyalah terletak pada penempatan ataukonstruksi magnetnya. Pada flywheel magneto bagian magnet ditempatkan disebelah luar spool (kumparan). Magnet tersebut berputar untuk membangkitkanlistrik pada spool(kumparan) dan juga sebagai roda gila (flywheel) agar putaranporos engkol tidak mudah berhenti atau berat. Sedangkan pada alternator magnetditempatkan di bagian dalam spool (kumparan).

2. Sistem Pengapian BateraiSistem pengapian baterai adalah pengapian yang menggunakan baterai sebagaisumber arus, sistem pengapian (ignition system) merupakan salah satu sistemyang ada pada sebuah kendaraan bermotor. sistem ini berfungsi merubah aruslistrik DC 12 Volt yang diterima dari baterai menjadi tegangan tinggi (20 KV ataulebih) untuk menghasilkan loncatan bunga api yang kuat pada celah busi. Sistempengapian ini digunakan khusunya kendaraan berbahan bakar bensin. Hal inidisebabkan karena pada motor bensin, campuran bahan bakar dengan udara yangdikompresikan pada ruang bakar tidak bisa terbakar jika tidak ada percikan bungaapi. Dengan demikian pada motor bensin diperlukan sistem pengapian agar dapatmenghasilkan percikan bunga api busi melalui busi. Namun pada kendaraan

berbahan bakar diesel, itu tidak memakai sistem pengapian karena udara yangdikompresi dapat menghasilkan panas yang tinggi, sehingga pada akhir kompresidiinjeksikan bahan bakar, maka langsung dapat terbakar oleh panas yangdihasilkan oleh udara yang dikompresi tersebut.

3. Jenis-Jenis Starter1. Starter mekanik adalah starter yang sumber tenaga asanlya dari tenaga

mausia. Contohnya kick starter (starter kaki), slenger ( starter untuk mesindiesel dan beberapa type mobil lama). Mesin akan mulai berputar karenaadanya tenaga mnusia

2. Starter listrik ( starter elektrik) adalah starter yang sumber tenaganya dariarus listrik. Starter ini banyak digunakan pada mobil dan saat ini sudahmerembet pada sepeda motor.

3. Starter pneumatic adalah starter yang sumber tenaganya dari udarabertekanan. Starter ini banyak dipakai pada mesin mesin kapal laut.Karena mesin kapal laut cukup besar, ala menggunakan starter jenis ini.

V. KESIMPULAN

Adapun kesimpulan dari praktikum ini adalah sebagai berikut:1. Sistem pengapian pada motor bensin berfungsi mengatur proses

pembakaran campuran bensin dan udara di dalam silinder sesuai waktuyang sudah ditentukan yaitu pada akhir langkah kompresi

2. Sistem Pengapian ada dua macam yaitu Sistem Pengapian Magnet danSistem Pengapian Baterai.

3. Syarat sistem pengapian ada tiga yang harus dimiliki oleh motor bensin,agar mesin dapat bekerja dengan efisien yaitu: Tekanan kompresi yangtinggi, Saat pengapian yang tepat dan percikan bunga api yang kuat, danPerbandingan campuran bensin dan udara yang tepat.

4. Jenis Starter ada tiga macam yaitu: Starter Mekanik, Starter Lisrik, danStarter Pneumatic.

DAFTAR PUSTAKA

Carey, David. 1968. How It Work: The Locomotive. England : Ladybird Ltd.Loughborough.

Jama, Jalius Drs. 1979. Motor Bensin . Jakarta : Balai aksara-Yudhistira.Jacobs O.Clinton dan Harrel R. William.1983.Agricultural Power and Machinery.

Mc Graw-Hill Company. USA.Saleh, Marie r.a. 1972. Teknik Pemeliharaan Mobil. Jakarta : Kanisius.Singh, R.P., dan Heldman, D.R. 2001. Introduction to Food Engineering 3 rd

edition. California: Academic Press. San Diego.