5 BAB II
LANDASAN TEORI 2.1 Gokart
Gokart adalah sebuah kendaraan yang mempunyai tempat duduk tunggal, tanpa penutup atau cockpit, tanpa suspensi dengan atau tanpa bodywork dengan 4 buah Non Aligned Wheel yang bersentuhan dengan tanah dan 2 buah ban depan yang mengontrol arah, dan 2 buah ban belakang yang dihubungi oleh satu buah axle untuk mendistribusikan tenaga dari mesin.
Olahraga ini pertama kali dikenal di Indonesia pada tahun 1967 melalui Hengky Iriawan, gagasan pembuatan mesin gokart berasal dari beberapa mahasiswa ITB (Institut Tekhnologi Bandung) Jurusan Mesin. Ide ini diprakarasai oleh Ir. Basuki Subiyakto, M Nafi, B.Sunaryo, H Utama, dan Ir. Wibisarto. Sejak itu lapangan parkir Ganesha ITB menjadi lintasan gokart di Indonesia lalu lintasan resmi pertama yang berada di Ancol, Jakarta (www.imi.co.id).
2.2 Yuridiksi
Di selenggarakan di bawah peraturan yang di keluarkan oleh PP.IMI, mengacu pada peraturan Karting Internasional yang di keluarkan oleh CIK/FIA dan peraturan Rotax Max yang telah di setujui oleh PP. IMI, ini serta peraturan tambahan yang di keluarkan oleh penyelenggara baik berupa tulisan maupun lisan mempunyai kekuatan hukum yang sama (www.imi.co.id).
2.3 Kelas Gokart
Kelas adalah sekelompok kendaraan/kart, di bagi menurut jenis mesin yang mempunyai kesamaan kapasitas silinder kubik (cc) ataupun di bagi menurut ketentuan khususnya.
Di Indonesia, ajang balap gokart terbagi menjadi beberapa kelas, yaitu kelas Cadet yang dikhususkan untuk pemula atau Anak-anak, kelas Rotax Max dan juga kelas Gearbox. Untuk kelas Gearbox terbagi menjadi 2 kelas, yaitu kelas Gearbox Nasional dan juga kelas Gearbox Mahasiswa. Sedangkan dalam ranah Internasional terbagi menjadi OKJ, OK, KZ1, KZ2 Dan Superkarts.
6 Gokart kelas Cadet ialah kelas gokart yang diperuntukan untuk pemula dan Anak-anak berusia 6 sampai 10 tahun. Gokart ini mempunyai performa yang rendah mengingat hanya diperuntukan untuk Anak kecil. Untuk spesikasi nya pun mirip sekali dengan gokart rental, hanya memakai mesin Genset seperti Honda GX 160, Comer K60 dan sejenis nya. Sedangkan Rotax Max adalah kelas Gokart yang menggunakan mesin Rotax 125 max DD2 dengan performa sebesar 32hp dan Gearbox 2 percepatan dengan kopling otomatis yang dapat menggapai top speed di 140 km/jam. Untuk gokart kelas Gearbox dibagi menjadi 2 kelas, yaitu Gearbox Mahasiswa dan Gearbox Nasional. Untuk Gearbox Mahasiswa, gokart dibuat secara diy (do it yourself) oleh mahasiswa yang berpartisipasi dan pada umumnya mesin yang di gunakan adalah Kawasaki Ninja 150 2T, Gearbox Nasional tentu menggunakan mesin dan chassis yang telah lama di dunia gokart seperti Rotax, Tonykart, Crg, dan sebagai nya. Komponen yang dipakai bukan main-main, mesin yang dipakai bisa menghasilkan tenaga sebesar 30hp-40hp.
Sementara untuk Internasional ,kelas gokart terbagi menjadi 2 yaitu kelas KZ1 dan KZ2. KZ1 dan KZ2 sama sama menggunakan mesin bertenaga 42hp, 6 percepatan, total berat gokart 175kg beserta pembalap-nya. Perbedaan-nya terdapat pada penggunaan compound ban dan sistem perpindahan gigi nya saja.
Apabila kelas KZ1 dapat mengoper gigi secara electro mechanical layak nya mobil F1, kelas KZ2 hanya diperbolehkan mengoper gigi murni secara manual.
Ban compound lunak hanya tersedia untuk kelas KZ1, sedangkan kelas KZ2 menggunakan ban compound medium (Udewanto, 2017).
2.4 Peraturan Teknis Kelas Gearbox 1. Status: Kejuaraan Nasional
2. Syarat Peserta
a. Memiliki Kartu Tanda Anggota dan Kartu Ijin Start yang masih berlaku dari Pengurus Provinsi IMI.
b. Surat Keterangan dikeluarkan oleh Sekolah yang bersangkutan (kelas Nasional Gearbox Pelajar)
c. Berusia Min. 15 tahun sesudah 1 Januari
7 3. Spesifikasi Teknis
a. Rangka/Chassis
1) Merk Rangka/Chassis Bebas, Jumlah maksimum: 1 Unit 2) Harus memiliki homologasi dari CIK-FIA.
3) Jarak sumbu roda maksimum 1040 mm
4) Lebar As belakang maksimum 1400 mm (Diukur Dengan Ban Terpasang).
5) Sistem rem hidrolik, minimum 1 buah dan maksimum 3 buah.
6) Ban kering/slick : Merk DELI
- dengan ukuran : Depan 4.5 x 10.0 - 5 , Belakang : 7.1 x 11.0 - 5, 7) Ban basah/wet : Merk DELI
- dengan ukuran : Depan 4.0 x 10.0 - 5 , Belakang : 6.0 x 11.0 - 5, b. Mesin/Engine
1) Merk dan tipe mesin Bebas, berasal dari Mesin Motor bukan Special Engine / Motocross dan harus dipasarkan oleh ATPM di Indonesia.
2) Bentuk luar mesin harus sesuai aslinya.
3) Dengan sistem pendingin udara (air cooled) atau sistem pendingin air (water cooled).
4) Sistem pengapian/magnet bebas (kecuali Kawasaki Ninja dan Honda NSR).
5) harus di lengkapi gearbox dan kopling sesuai aslinya dan kopling di kolom setir
6) Jumlah Lubang Transfer harus sama dengan aslinya dan dapat diperbesar/dirubah.
7) Rasio kompresi bebas dan gigi/ratio bebas.
8) Sistem masuknya bahan bakar bebas.
9) Peraturan yang tidak tertulis berarti dilarang.
10) Merek mesin Kawasaki Ninja, Honda NSR dan Yamaha TZM 150 : - Kapasitas mesin: maksimum 155 cc, sistem pendingin air.
- Pengapian standar tetapi boleh dibubut dan karburator maksimum 28 mm.
11) Merek mesin Kawasaki AR, Yamaha RX King, Yamaha RXZ dan Suzuki RGR atau sejenis :
- Kapasitas mesin : maksimum 155 cc, Sistem pendingin Air atau Udara.
8 - Pengapian dan Karburator Bebas.
12) Mesin Motor 4T
- Kapasitas mesin: maksimum 250 cc, Sistem pendingin Air atau Udara.
- Pengapian dan Karburator Bebas.
13) Untuk spesifikasi merk mesin lainnya dapat ditanyakan kepada Komisi Karting PP-IMI.
c. Berat
1) Berat Kart, Perangkat dan Peserta untuk mesin 2-Tak s/d 125cc, minimum 155 Kg
2) Berat Kart, Perangkat dan Peserta untuk mesin 2-Tak 125cc s/d 155cc, minimum 160 Kg
3) Berat Kart, Perangkat dan Peserta untuk mesin 4-Tak 150cc s/d 250cc minimum 155 Kg
Catatan:
a. Untuk Mesin Kawasaki Ninja dibawah Tahun 2005 yang boleh dipergunakan, mesin Kawasaki Ninja thn. 2006 keatas tidak boleh dipergunakan karena sudah mengunakan Super Kips
b. Peraturan teknis dan lomba untuk kelas-kelas supporting race lainnya akan diterbitkan oleh panitia penyelenggara bekerja sama dengan klub yang menangani kejuaraan.
2.5 Motor Bakar
Proses pembakaran didalam motor bakar torak terjadi secara periodik (Munandar, 2002). Motor bakar adalah salah satu jenis mesin kalor, yaitu mesin yang mengubah energi termal untuk melakukan kerja mekanik atau mengubah tenaga kimia bahan bakar menjadi tenaga mekanis. Sebelum menjadi tenaga mekanis, energi kimia bahan bakar diubah dulu menjadi energi termal atau panas melalui pembakaran bahan bakar dengan udara. Pembakaran ini ada yang dilakukan di dalam mesin kalor itu sendiri dan ada pula yang dilakukan di luar mesin kalor.
Mesin pembakaran dalam atau sering disebut Internal Combustion Engine (ICE), yaitu dimana proses pembakarannnya berlangsung didalam motor bakar,
9 sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulsi pancar gas.
2.6 Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah
Motor bakar empat langkah adalah mesin pembakaran dalam, yang dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami empat langkah piston. Mesin 4T memiliki 4 langkah piston antara lain; langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang, ditunjukan pada Gambar 2.1
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor 4 Langkah (Munandar, 2002)
1. TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre): Posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).
2. TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre): Posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).
Langkah ke 1
Piston bergerak dari TMA ke TMB, posisi katup masuk terbuka dan katup keluar tertutup, mengakibatkan udara (mesin diesel) atau gas (sebagian besar mesin bensin) terhisap masuk ke dalam ruang bakar.
Langkah ke 2
Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk dan keluar tertutup, mengakibatkan udara atau gas dalam ruang bakar terkompresi. Beberapa saat
10 sebelum piston sampai pada posisi TMA, waktu penyalaan (timing ignition) terjadi (pada mesin bensin berupa nyala busi sedangkan pada mesin diesel berupa semprotan (suntikan bahan bakar).
Langkah ke 3
Gas yang terbakar dalam ruang bakar akan meningkatkan tekanan dalam ruang bakar, mengakibatkan piston terdorong dari TMA ke TMB. Langkah ini adalah proses yang akan menghasilkan tenaga.
Langkah ke 4
Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk tertutup dan katup keluar terbuka, mendorong sisa gas pembakaran menuju ke katup keluar yang sedang terbuka untuk diteruskan ke lubang pembuangan.
2.7 Prinsip Kerja Motor Bensin 2 Langkah
Motor bensin 2 langkah adalah mesin yang proses pembakarannya di laksanakan dalam satu kali putaran poros engkol dalam 2 kali gerakan piston, ditunjukan pada Gambar 2.2
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Motor 2 Langkah (Boentarto, 1995)
1. TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre): Posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).
11 2. TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre): Posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).
3. Ruang bilas yaitu ruangan di bawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft). Sering disebut sebagai bak engkol (crankcase) berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata.
4. Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.
Langkah ke 1
Piston bergerak dari TMA ke TMB.
1. Saat bergerak dari TMA ke TMB, piston akan menekan ruang bilas yang berada di bawahnya. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB akan semakin meningkat pula tekanan di ruang bilas.
2. Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu.
3. Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.
4. Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan di dalam ruang bilas akan terpompa masuk ke dalam ruang bakar, sekaligus mendorong keluar gas yang ada di dalam ruang bakar menuju lubang pembuangan.
5. Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas menuju ke dalam ruang bakar.
Langkah ke 2
Piston bergerak dari TMB ke TMA.
1. Saat bergerak dari TMB ke TMA, piston akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas ke dalam ruang bilas.
Percampuran ini dilakukan oleh karburator.
12 2. Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan
mengkompresi gas yang terjebak di dalam ruang bakar.
3. Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.
4. Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, pada mesin bensin busi akan menyala, untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi atau penyuntikan bahan bakar tidak terjadi saat piston sampai ke TMA, melainkan terjadi sebelumnya. Ini dimaksudkan agar puncak tekanan akibat pembakaran dalam ruang bakar bisa terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB, karena proses pembakaran membutuhkan waktu untuk bisa membuat gas terbakar dengan sempurna oleh nyala api busi atau dengan suntikan bahan bakar.
2.8 Bahan Bakar Yang Digunakan
Bahan bakar yang dipergunakan motor bakar dapat diklasifikasikan dalam tiga kelompok yakni : berwujud gas, cair dan padat (Surbhakty, 1978). Bahan bakar (fuel) adalah segala sesuatu yang dapat dibakar misalnya kertas, kain, batu bara, minyak tanah, bensin. Untuk melakukan pembakaran diperlukan 3 (tiga) unsur, yaitu:
1. Bahan bakar 2. Udara
3. Suhu untuk memulai pembakaran
Kriteria utama yang harus dipenuhi bahan bakar yang akan digunakan dalam motor bakar adalah sebagai berikut:
1. Proses pembakaran bahan bakar dalam silinder harus secepat mungkin dan panas yang dihasilkan harus tinggi.
2. Bahan bakar yang digunakan harus tidak meninggalkan endapan atau deposit setelah pembakaran karena akan menyebabkan kerusakan pada dinding silinder.
3. Gas sisa pembakaran harus tidak berbahaya pada saat dilepas ke atmosfer.
Jenis bahan bakar.
13 2.8.1 Bahan Bakar Pertalite
Pertalite adalah merupakan Bahan bakar minyak (BBM) jenis baru yang diproduksi Pertamina, Jika dibandingkan dengan premium Pertalite memiliki kualitas bahan bakar lebih sebab memiliki kadar Research Oktan Number (RON) 90, di atas Premium, yang hanya kadar oktan 88. Menururt Menteri Energi dan Sumber Daya Mineral (ESDM), Sudirman Said, Pertalite merupakan produk yang lebih bersih dan ramah terhadap lingkungan. Kualitas dari Pertalite yang lebih bagus. serta diproduksi untuk cocok dengan segala jenis kendaraan. Pertalite adalah bahan bakar minyak dari Pertamina dengan kadar oktan 90. Pertalite dihasilkan dengan penambahan zat aditif dalam proses pengolahannya di kilang minyak, diluncurkan tanggal 24 Juli 2015 sebagai varian baru bagi konsumen yang ingin BBM dengan kualitas diatas Premium tetapi lebih murah dari pada Pertamax. (jannah, 2015)
2.8.2 Bahan Bakar Pertamax Turbo
Pertamax turbo merupakan bahan bakar yang belum lama diluncurkan oleh Pertamina pada tanggal 11 Agustus 2016 sebagai pengganti Pertamax Plus.
Pertamax Turbo memiliki kadar oktan 98 dan cocok untuk kendaraan dengan kompresi diatas 10,1:1. Cocok untuk kendaraan dengan teknologi Turbocharger dan Direct Injection.
2.8.3 Angka Oktan
Tabel 2.1 Nilai Oktan
No Jenis Angka Oktan Minimum
1 Pertalite 90 RON
2 Pertamax turbo 98 RON
(Sumber: Jannah, 2015)
Apabila suatu bahan bakar dengan angka oktan yang tinggi hendak digunakan untuk mesin yang sebenarnya dirancang untuk menggunakan bahan bakar dengan bilangan oktan yang rendah tanpa detonasi, tidak akan terlihat adanya perbaikan
14 pada effisiensi dan daya yang dihasilkan. Keuntungan yang diperoleh dari bahan bakar dengan angka oktan tinggi adalah tidak peka terhadap detonasi (Munandar, 2002). Pada mesin dengan perbandingan kompresi yang tinggi sangat dianjurkan untuk menggunakan bahan bakar beroktan tinggi untuk memperoleh efisiensi yang tinggi tanpa detonasi.
2.9 Sistem Injeksi
Sistem bahan bakar tipe injeksi merupakan langkah inovasi yang sedang dikembangkan untuk diterapkan pada sepeda mesin. Tipe injeksi sebenarnya sudah mulai diterapkan pada sepeda mesin dalam jumlah terbatas pada tahun 1980-an, dimulai dari sistem injeksi mekanis kemudian berkembang menjadi sistem injeksi elektronis. Sistem injeksi mekanis disebut juga sistem injeksi kontinyu (K-Jetronic) karena injektor menyemprotkan secara terus menerus ke setiap saluran masuk (intake manifold). Sedangkan sistem injeksi elektronis atau yang lebih dikenal dengan Electronic Fuel Injection (EFI), volume dan waktu penyemprotannya dilakukan secara elektronik. Sistem EFI kadang disebut juga dengan EGI (Electronic Gasoline Injection), EPI (Electronic Petrol Injection), PGM-FI (Programmed Fuel Injenction) dan Engine Management.
2.9.1 Prinsip Kerja Sistem Bahan Bakar Injeksi (EFI)
Istilah sistem injeksi bahan bakar (EFI) dapat digambarkan sebagai suatu sistem yang menyalurkan bahan bakarnya dengan menggunakan pompa pada tekanan tertentu untuk mencampurnya dengan udara yang masuk ke ruang bakar. Pada sistem EFI dengan mesin berbahan bakar bensin, pada umumnya proses penginjeksian bahan bakar terjadi di bagian ujung intake manifold/manifold masuk sebelum inlet valve (katup/klep masuk). Pada saat inlet valve terbuka, yaitu pada langkah hisap, udara yang masuk ke ruang bakar sudah bercampur dengan bahan bakar.
Secara ideal, sistem EFI harus dapat mensuplai sejumlah bahan bakar yang disemprotkan agar dapat bercampur dengan udara dalam perbandingan campuran yang tepat sesuai kondisi putaran dan beban mesin, kondisi suhu kerja mesin dan suhu atmosfir saat itu. Sistem harus dapat mensuplai jumlah bahan bakar yang
15 bervariasi, agar perubahan kondisi operasi kerja mesin tersebut dapat dicapai dengan unjuk kerja mesin yang tetap optimal.
2.10 Karburator
Karburator adalah suatu alat agar udara dan bensin dapat bercampur dengan baik. Setelah bensin dan udara menjadi bahan bakar gas, maka segera dimasukkan ke dalam silinder, di dalam silinder bahan bakar gas itu dipadatkan dan dibakar dengan percikan api dari busi sehingga akan mendesak torak turun ke bawah, demikian berlangsung secara terus menerus saat motor bekerja. Karburator memegang peranan penting pada kendaraan, karena karburator dapat mengatur akselerasi kendaraan pada berbagai tingkat beban dan kecepatan (herwendra, 2004).
2.10.1 Prinsip Kerja Karburator
Pada dasarnya karburator bekerja menggunakan prinsip Bernoulli semakin cepat udara bergerak maka semakin kecil tekanan statis-nya namun makin tinggi tekanan dinamis-nya (Arianto, 2016) sewaktu torak bergerak ke TMA menuju TMB di dalam langkah hisap, maka pada pada lubang silinder terjadi pembesaran ruangan sehingga menimbulkan kevakuman pada lubang silinder tersebut.
Kevakuman ini akan membuat perbedaan tekanan udara antar alam bebas dengan lubang silinder, dimana tekanan udara di dalam lubang silinder lebih rendah daripada tekanan pada alam bebas. Dengan adanya perbedaan tekanan ini maka mengalirlah udara yang ada di alam bebas masuk ke dalam lubang silinder dengan terlebih dahulu udara yang masuk ini disaring oleh saringan udara agar debu tidak turut masuk, kemudian udara ini melewati bagian karburator, lubang masuk (Inlet Port) dan terakhir masuk ke dalam silinder. Jumlah udara yang masuk ini dapat diatur oleh sebuah katup pada karburator yang disebut throttle valve, katub ini dihubungkan melalui kawat pada pengatur akselerasi (gas) pada stang kemudi.
Dengan adanya katup ini maka lubang tempat mengalirnya udara dapat dipersempit, penyempitan saluran udara ini disebut venturi yang gunanya agar pada saat udara melewati venturi alirannya menjadi lebih cepat. Gunanya mempercepat aliran udara di bagian venturi ini adalah agar udara yang mengalir cukup kuat untuk membawa partikel-partikel bensin yang keluar dari mulut
16 saluran di bawah throttle valve. Bensin dapat keluar dari saluran bila aliran udara pada bagian venturi dipercepat, berarti tekanan udara pada pada bagian venturi ini adalah rendah, sedangkan tekanan udara di dalam mangkuk tempat penyimpanan bensin pada karburator adalah tinggi, maka mengalirlah bensin yang ada pada mangkuk itu ke dalam nosel pada bagian jet (spoeyer). Setelah masuk pada bagian jet kemudian keluar pada bagian saluran main jet, keluarnya bensin pada saluran main jet ini sudah merupakan kabut bahan bakar.
Ada beberapa perbedaaan pada putaran mesin saat beroperasi yaitu putaran rendah, putaran sedang, putaran tinggi. Putaran tersebut berpengaruh terhadap bahan bakar.
1. Putaran Mesin Rendah
Putaran rendah adalah putaran mesin pada saat motor beroperasi diatas putaran stasioner-Nya dan di bawah 2150 rpm. Pada putaran ini mesin tidak bekerja secara optimal. Putaran ini handel gas pada posisi 1/8. Pada tingkatan putaran mesin ini bagian karburator yang berpengaruh adalah sekrup penyetel udara dan coakan pada skep.
2. Putaran Mesin Menengah
Putaran mesin ini pada saat motor beroperasi pada putaran antara 2150 rpm sampai dengan 3500 rpm. Posisi handel gas diatas 1/8 sampai 3/4. (Kiyaku, Dan Murdhana, 1998). Pada saat ini, api pembakaran masih memercik 15 sebelum titik mati atas. Pada saat ini mesin bekerja dengan optimal, namun masih dalam batas yang kondusif bagi karakteristik mesin.
3. Putaran Mesin Tinggi
Putaran ini di atas 3/4 gas sampai penuh/maksimum (Kiyaku, Dan Murdhana, 1998). Putaran mesin ini pada saat motor bekerja pada putaran di atas 3500 rpm. Pada putaran ini api busi memercik pada 30 sebelum titik mati atas. Pada saat ini mesin bekerja pada tingkat optimal dari mesin, sampai batas putaran yang dapat dicapai oleh sebuah mesin.
17 2.10.2 Unsur Dasar Kerja Karburator
Tiga unsur yang menjadi dasar kerja karburator, yaitu tekanan atmosfir, kevakuman, dan prinsip kerja venturi. tiga unsur dasar kerja karburator adalah:
b. Tekanan Atmosfir
Tekanan atmosfir adalah tekanan udara bebas di sekitar kita, Tekanan udara ini akan selalu memenuhi setiap permukaan.
c. Vakum
Pengertian vakum yang sebenarnya adalah hampa, yaitu tidak ada udara sama sekali dalam suatu ruangan tertutup. Namun untuk lebih mudah dalam pemahaman kerja karburator, setiap tekanan yang lebih rendah dari tekanan atmosfer sebut dengan vakum atau tekanan rendah. Di dalam motor saat piston bergerak menuju Titik Mati Bawah (TMB), pada saat langkah hisap, akan menimbulkan tekanan rendah atau vakum. Karena telah terjadi perbedaan tekanan antara ruang silinder dengan udara bebas (tekanan udara bebas lebih tinggi), maka udara akan mengalir masuk kedalam silinder melalui karburator.
d. Venturi
Perbedaan tekanan merupakan dasar kerja suatu karburator. Untuk mendapatkan suatu perbedaan tekanan di dalam karburator, maka dibuatlah suatu penyempitan saluran udara di dalam karburator. Penyempitan saluran udara itu disebut “venturi “. Semakin cepat udara bergerak pada suatu venturi, maka akan semakin rendah tekanan udara pada saluran tersebut. Tekanan rendah inilah yang digunakan untuk menghisap bahan bakar dari ruang bahan bakar. Pada saluran yang tidak mengalami penyempitan akan mempunyai tekanan yang sama.
18 2.10.3 Bagian-Bagian Karburator
Bagian-bagian karburator yang sangat penting pada proses suplai bahan bakar, dapat dilihat pada Gambar 2.3
Gambar 2.3 bagian karburator
1. Mangkuk karburator berfungsi untuk menyimpan bensin pada waktu belum digunakan, ditunjukan pada Gambar 2.4
Gambar 2.4 Mangkuk Karburator
2. Klep/jarum pengapung berfungsi mengatur masuknya bensin ke dalam mangkuk karburator, ditunjukan pada Gambar 2.5
Gambar 2.5 Jarum Pengapung
19 3. Pengapung/Pelampung berfungsi untuk mengatur ketetapan atau keberadaan
bensin di dalam mangkuk karburator, ditunjukan pada Gambar 2.6
Gambar 2.6 Pengapung
4. Skep/Katup gas berfungsi mengatur banyaknya gas yang masuk ke dalam silinder, ditunjukan pada Gambar 2.7
Gambar 2.7 Katup Gas
5. Jarum skep/jarum gas berfungsi mengatur besarnya semprotan bensin dari main nozzle pada waktu motor digas, ditunjukan pada Gambar 2.8
Gambar 2.8 Jarum Skep
20 6. Main jet berfungsi memancarkan bensin waktu motor digas ful atau tinggi,
ditunjukan pada Gambar 2.9
Gambar 2.9 Main Jet
7. Pilot jet berfungsi memancarkan bensin waktu langsam atau stasioner, ditunjukan pada Gambar 2.10
Gambar 2.10 Pilot Jet
8. Sekrup gas berfungsi untuk menyetel posisi skep sebelum digas, ditunjukan pada Gambar 2.11
Gambar 2.11 Sekrup Gas
21 9. Sekrup udara berfungsi mengatur banyaknya udara yang akan dicampur
dengan bensin, ditunjukan pada Gambar 2.12
Gambar 2.12 Sekrup Udara
10. Katup cuk berfungsi untuk menutup udara luar yang masuk ke karburator sehinga gas menjadi kaya, digunakan pada waktu start, ditunjukan pada Gambar 2.13
Gambar 2.13 Katup Cuk
2.10.4 Tipe Tipe Venturi Karburator
Jenis venturi karburator jika dilihat dari tipe karburator dapat dibedakan menjadi 3, berikut daftar ukuran venturi karburator :
1. Venturi karburator tetap
Venturi karburator jenis tetap sekarang ini banyak digunakan karena strukturnya lebih sederhana. ciri dari karburator venturi tetap yaitu menggunakan sebuah venturi tetap dengan ukuran diameter tertentu, dan besar kevakuman yang dihasilkan oleh udara yang mengalir lewat venturi tersebut adalah sesuai dengan kecepatan alirannya, ditunjukan pada Gambar 2.14
22 Gambar 2.14 Karburator Dengan Venturi Tetap (Anggi, Ida, 2012)
2. Venturi Karburator Variable
Karburator jenis ini permukaan dari venturi dikontrol agar sesuai dengan banyaknya udara yang terhisap oleh intake manifold. Kelebihan dari karburator variable venturi ini adalah perubahan terbukanya venturi sama baik pada saat kecepatan rendah maupun kecepatan sedang dan juga ketika beban mesin ringan maupun beban mesin sedang. Jumlah bahan bakar dapat berubah sesuai dengan volume udara yang masuk serta tahanan udara yang masuk menjadi lebih kecil ditunjukan pada Gambar 2.15
Gambar 2.15 variable venturi (Anggi, Ida, 2012)
3. Venturi Karburator Air Valve
Venturi karburator Air Valve adalah dimana terbukanya katup udara dikontrol oleh besar kecilnya udara yang terhisap. Struktur karburator jenis air valve ini berbeda dengan karburator tipe variable venturi, namun memiliki cara kerja yang sama.Karburator tipe air valve venturi memiliki dasar karburator arus turun dua
23 barrel, namun cara kerjanya sama dengan dasar karburator sistem secondary yang sudah dimodifikasi. Karburator ini tidak memiliki tahanan udara pada venturi-nya sehingga memiliki keunggulan yaitu dapat menghasilkan output yang besar.
Selain itu cara membuka dan menutupnya throttle valve atau katup throttle diatur secara mekanik sehingga tidak memerlukan diafragma, ditunjukan pada Gambar 2.16
Gambar 2.16 Karburator Air Valve (Subakri, 2015)
2.11 Konstruksi Karburator
Seperti penjelasan sebelumnya ada beberapa macam karburator, salah satunya yang dipakai sesuai kegunaan dan baik untuk kondisi musim. Karburator tipe vm dengan katup piston terutama dipakai pada mesin 2 (dua) langkah. Pada tipe vm, saluran bahan bakar dan udara berubah tergantung sejauh mana katup gas terbuka ditarik oleh tali gas seperti pada Gambar 2.17
Gambar 2.17 karburator
24 Prinsip kerja karburator berdasarkan prinsip-prinsip Bernoulli dan Qontinuitas. Jika suatu fluida mengalir dalam suatu pipa aliran maka debit aliran (Q) adalah:
Q = A.V = Konstan Q = debit aliran (m3/det)
A = luas penampang tabung (m2) V = kecepatan aliran (m/det)
Sedangkan jumlah tekanan statis dan dinamisnya pada sepanjang tabung akan selalu tetap, di mana persamaannya
P+
2 konstan ... (2.1)P = tekanan atmosfer (atm) = massa jenis fluida (kg /cm3) g = grafitasi (m/det2)
h = tinggi fluida (m)
V = Kecepatan aliran (m/det).
Pada Gambar 2.18 diketahui luas penampang 1 lebih besar dari luas penampang 2, sehingga menurut persamaan (2.1) kecepatan pada aliran 1 (V1) akan lebih kecil dari kecepatan aliran pada 2 (V2), di tunjukan pada Gambar 2.18 (Toyota Astra Motor, 1996).
Gambar 2.18 Tabung Pipa Venturi (Herwendra, 2004)
25 Karena tabung atau pipa aliran mendatar maka harga gh pada setiap tempat selalu sama sehingga persamaannya menjadi
P
1+
1v
12
P
2+
2v
22... (2.2) Karena V1 < V2 maka didapat bahwa P1 > P2
Dari persamaan di atas maka jika diaplikasikan ke karburator maka campuran udara dan bahan bakar mengalir melalui suatu tabung atau pipa pemancar yang luas penampangnya menyempit maka kecepatannya bertambah sedangkan tekanannya turun. Prinsip ini dipakai oleh karburator guna mengangkat bensin dari ruang pelampung yang tekanannya lebih besar (Toyota Astra Motor, 1996).
2.12 Perbedaan Diameter Venturi Karburator
Pada modifikasi venturi maka bentuk dari venturi dan licinnya permukaan akan mempengaruhi aliran yang melalui venturi tersebut. Modifikasi ini kehalusan permukaan sangat diperhatikan, karena akan mempengaruhi bentuk aliran.
Diameter venturi lebih besar dari standar maka kecepatan udara yang masuk melalui venturi akan rendah menyebabkan bensin di ruang pelampung akan sulit untuk naik sehingga bensin yang menyemprot ke ruang bakar akan sedikit (campuran bahan bakar dengan udara kurus). Sebaliknya jika diameter venturi lebih kecil dari standar maka kecepatan udara dalam venturi akan tinggi sedangkan tekanan udara rendah dibandingkan dengan tekanan udara dalam ruang pelampung (tekanan pada ruang pelampung 1 atm) sehingga bensin dalam ruang pelampung akan terisap naik dan akan menyemprot ke dalam ruang pembakaran, campuran udara dan bahan bakar pada diameter ini adalah campuran kaya yang dapat menaikkan putaran mesin, tetapi jika terlalu kaya maka putaran mesin akan tersendat-sendat. Dalam menentukan diameter venturi ada batasan tersendiri.
Dalam buku regulasi road race membatasi ukuran diameter venturi tiap kelas.
Menentukan ukuran venturi juga perlu diperhatikan kekuatan dinding karburator, jika terlalu banyak irisan (reamer) maka dinding karburator akan semakin tipis.
Dalam memodifikasi diameter venturi antara karburator motor empat langkah dan dua langkah berbeda bentuknya, karena pada sepeda motor empat langkah venturi standar-Nya berbentuk oval sedangkan pada motor dua langkah berbentuk bulat.
26 2.13 Hubungan Perbedaan Venturi Karburator Dan Putaran Mesin
Campuran bahan bakar dan udara yang masuk ke silinder disebabkan adanya tekanan rendah dari silinder. Campuran bahan bakar dan udara dari karburator masuk ke silinder melalui intake manifold, pada sepeda motor dua tak ada yang melewati reed valve (katup harmonika) yang berfungsi untuk effisiensi pemasukan bahan bakar. Untuk memperoleh putaran mesin yang tinggi memerlukan banyaknya pemasukan bahan bakar. Pemasukan bahan bakar dipengaruhi oleh kecepatan udara pada venturi (V2) yang dapat menyebabkan bensin dari ruang pelampung terangkat naik, maka ditentukan kecepatan udara awal (V1) yang mengalir dari intake manifold karburator. Kecepatan tersebut merupakan kecepatan isap bahan bakar pada motor dua langkah yang dihasilkan oleh putaran poros engkol. Kecepatan isap dapat mempengaruhi besar kecilnya putaran mesin. Kecepatan isap bahan bakar secara teori didapat dengan menggunakan rumus:
C
max=
... (2.3) Cmax = Kecepatan isap maksimum torak (m/s)
S = Langkah torak (m) n = Putaran engkol (rpm)
Sehingga diperoleh kecepatan (V1) pada rumus bernouli dari kecepatan isap maksimum torak (Cmax). Jadi kecepatan pada venturi (V2) dapat diperoleh dengan rumus: (Yogaswara, 1999).
A1.V1 = A2.V2 ... (2.4)
C
max=
...(2.5) Dari persamaan (2.4) dan (2.5)
V1 = Cmax
A
1=
= A
2 .V
2V
2=
...(2.6)
27 Dimana:
Cmax = V1 = kecepatan isap torak (m/s) A1 = Luas diameter intake manifold (m2) V2 = Kecepatan udara pada venturi (m/s) A2 = Luas venturi (m2).
Perubahan diameter venturi pada motor dua langkah dapat mempengaruhi banyaknya pemasukkan bahan bakar ke dalam ruang bakar guna dikompresikan dan dibakar oleh percikan api busi guna menghasilkan tenaga agar motor dalam putaran mesin tinggi tidak tersendat-sendat karena kekurangan pemasukan bahan bakar dalam silinder. Dengan modifikasi diameter venturi diharapkan putaran mesin berubah dibandingkan dengan diameter venturi standar. Hal ini dikarenakan dengan semakin kecil lubang venturi maka kecepatan udara pada venturi besar sedangkan tekanannya kecil yang menyebabkan bensin pada ruang pelampung tersedot naik karena tekanannya lebih besar dibandingkan tekanan pada venturi, sehingga bahan bakar yang masuk ke silinder lebih banyak yang menghasilkan putaran mesin bisa bertambah, sedangkan pada diameter venturi yang besar maka tekanan udara di venturi lebih besar dibandingkan tekanan udara pada venturi dengan diameter yang kecil sehingga menyebabkan bensin dari ruang pelampung sedikit yang naik ke atas dibandingkan dengan venturi berdiameter kecil yang mengakibatkan bahan bakar yang masuk ke silinder sedikit dan campuran menjadi kurus menyebabkan putaran mesin menjadi rendah dan tersendat-sendat sehingga tenaga pada mesin gokart menjadi berkurang.
Modifikasi diameter venturi mempunyai kerugian yaitu akan menyebabkan borosnya pemakaian bahan bakar tetapi ditinjau dari kegunaannya untuk ajang kompetisi maka kerugian tersebut diabaikan (Herwendra, 2004).
2.14 Emisi Gas Buang
Emisi gas buang adalah sisa hasil pembakaran bahan bakar didalam mesin pembakaran dalam dan mesin pembakaran luar, yang dikeluarkan melalui sistem pembuangan Mesin. Uji emisi adalah mengukur emisi gas buang dari kendaraan bermotor (mesin bensin maupun diesel) dengan menggunakan alat khusus yang
28 sering disebut Gas Analyzer. Dalam mendukung usaha pelestarian lingkungan hidup, negara-negara di dunia mulai sumber pencemaran udara terbesar oleh menyadari bahwa gas buang kendaraan merupakan salah satu polutan atau karena itu, gas buang kendaraan harus dibuat sebersih mungkin agar tidak mencemari udara. Namun keuntungan dari emisi yang baik tidak hanya untuk lingkungan, tetapi juga untuk kendaraan itu sendiri. Kendaraan menjadi efisien, bertenaga dan hemat BBM. Dari hasil uji emisi, akan dapat terlihat permasalahan apa saja yang ada di mesin kendaraan kita. Misalnya jika nilai Oksigen (O2) di atas 2.5%, maka kemungkinan terdapat masalah pada campuran udara dan bahan bakar yang tidak tepat, saluran intake yang bocor atau pembakaran yang tidak sempurna. Dan seterusnya. Pada negara-negara yang memiliki standar emisi gas buang kendaraan yang ketat, ada 5 unsur dalam gas buang kendaraan yang akan diukur yaitu senyawa HC, CO, CO2, O2 dan senyawa Nox. Sedangkan pada negara-negara yang standar emisinya tidak terlalu ketat, hanya mengukur 4 unsur dalam gas buang yaitu senyawa HC, CO, CO2 dan O2.
1 Karbon monoksida (CO)
Asap kendaraan merupakan sumber utama bagi karbonmonoksida di berbagai perkotaan. Data mengungkapkan bahwa 60% pencemaran udara di Jakarta di sebabkan karena benda bergerak atau transportasi umum yang berbahan bakar solar terutama berasal dari metromini. Formasi CO merupakan fungsi dari rasio kebutuhan udara dan bahan bakar dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar mesin diesel. Percampuran yang baik antara udara dan bahan bakar terutama yang terjadi pada mesin-mesin yang menggunakan Turbocharger merupakan salah satu strategi untuk meminimalkan emisi CO. Karbon monoksida yang meningkat di berbagai perkotaan dapat mengakibatkan turunnya berat janin dan meningkatkan jumlah kematian bayi serta kerusakan otak. Karena itu strategi penurunan kadar karbon monoksida akan tergantung pada pengendalian emisi seperti penggunaan bahan katalis yang mengubah bahan karbon monoksida menjadi karbon dioksida dan penggunaan bahan bakar terbarukan yang rendah polusi bagi kendaraan bermotor. Banyak CO dari gas buang itu tergantung dari perbandingan bahan bakar dan udara (Arends, Dan Berenschot, 1980).
29 4. Hidrokarbon (HC)
Bensin adalah senyawa hidrokarbon, jadi setiap HC yang didapat di gas buang kendaraan menunjukkan adanya bensin yang tidak terbakar dan terbuang bersama sisa pembakaran. Apabila suatu senyawa hidrokarbon terbakar sempurna (bereaksi dengan oksigen) maka hasil reaksi pembakaran tersebut adalah karbondioksida (CO2) dan air (H2O). Walaupun rasio perbandingan antara udara dan bensin (AFR=air fuel ratio) sudah tepat dan didukung oleh desain ruang bakar mesin saat ini yang sudah mendekati ideal, tetapi tetap saja sebagian dari bensin seolah-olah tetap dapat bersembunyi dari api saat terjadi proses pembakaran dan menyebabkan emisi HC pada ujung kenalpot cukup tinggi.
Untuk menurunkan emisi HC dalam gas buang dalam gas buang diperlukan katalisator untuk mempercepat pembakaran dengan oksigen menjadi CO2 dan H2O (Munandar, 2002).
5. Karbondioksida (CO2)
Karbondioksida merupakan ancaman terbesar seiring dengan kemajuan teknologi dan industri otomotif yang berdampak pada kesehatan manusia.
Konsentrasi CO2 menunjukkan secara langsung status proses pembakaran di ruang bakar. Semakin tinggi maka semakin baik. Saat AFR berada di angka ideal, emisi CO2 berkisar antara 12% sampai 15%. Apabila AFR terlalu kurus atau terlalu kaya, maka emisi CO2 akan turun secara drastis. Apabila CO2 berada dibawah 12%, maka kita harus melihat emisi lainnya yang menunjukkan apakah AFR terlalu kaya atau terlalu kurus. Perlu diingat bahwa sumber dari CO2 ini hanya ruang bakar dan CC (Catalytic Converter). Apabila CO2 terlalu rendah tapi CO dan HC normal, menunjukkan adanya kebocoran exhaust pipe. Persen karbondioksida dalam gas buang dipergunakan sebagai petunjuk akan kesempurnaan pembakaran (Surbhakty, 1978).
30 6. Oksigen (O2)
Konsentrasi dari oksigen di gas buang kendaraan berbanding terbalik dengan konsentrasi CO2. Untuk mendapatkan proses pembakaran yang sempurna, maka kadar oksigen yang masuk ke ruang bakar harus mencukupi untuk setiap molekul hidrokarbon.
Dalam ruang bakar, campuran udara dan bensin dapat terbakar dengan sempurna apabila bentuk dari ruang bakar tersebut melengkung secara sempurna.
Kondisi ini memungkinkan molekul bensin dan molekul udara dapat dengan mudah bertemu untuk bereaksi dengan sempurna pada proses pembakaran. Tapi ruang bakar tidak dapat sempurna melengkung dan halus sehingga memungkinkan molekul bensin seolah-olah bersembunyi dari molekul oksigen dan menyebabkan proses pembakaran tidak terjadi dengan sempurna. Untuk mengurangi emisi HC, maka dibutuhkan sedikit tambahan udara atau oksigen untuk memastikan bahwa semua molekul bensin dapat “bertemu” dengan molekul oksigen untuk bereaksi dengan sempurna. Ini berarti AFR 14,7:1 (lambda = 1.00) sebenarnya merupakan kondisi yang sedikit kurus. Inilah yang menyebabkan oksigen dalam gas buang akan berkisar antara 0.5% sampai 1%. Normalnya konsentrasi oksigen di gas buang adalah sekitar 1.2% atau lebih kecil bahkan mungkin 0%. Tapi kita harus berhati-hati apabila konsentrasi oksigen mencapai 0%. Ini menunjukkan bahwa semua oksigen dapat terpakai semua dalam proses pembakaran dan ini dapat berarti bahwa AFR cenderung kaya. Dalam kondisi demikian, rendahnya konsentrasi oksigen akan berbarengan dengan tingginya emisi CO. Apabila konsentrasi oksigen tinggi dapat berarti AFR terlalu kurus tapi juga dapat menunjukkan beberapa hal lain.
Menurut (Winarno, 2001). Nilai SFC mengalami penurunan pada seluruh range kecepatan yang diuji seiring dengan naiknya prosentase bioethanol dalam bahan bakar campuran bioethanol dan pertamax dengan prosentase bioethanol 20
%. Penurunan nilai SFC pada seluruh range kecepatan yang diuji seiring dengan naiknya prosentasi bioetanol dalam bahan bakar campuran. Hal ini menunjukan bahwa penambahan bioethanol dalam bahan bakar pertamax dapat menurunkan konsumsi bahan bakar campuran. Hasil ini juga mengindikasi bahwa untuk
31 jumlah bahan bakar yang sama, besarnya energi pembakaran yang dapat dikonversi menjadi tenaga mesin dapat lebih besar. Pada putaran yang lebih tinggi (>7000 RPM), daya yang di hasilkan juga cenderung mengalam penurunan seiring dengan naiknya prosentase biethanol.
2.15 Ambang Batas Emisi Gas Buang
Peraturan Menteri Negara Lingkungan Hidup Nomor 05 tahun 2006 Tentang Ambang Batas Emisi Gas Buang Kendaraan Bermotor Lama, ditunjukan pada Tabel 2.2
Tabel 2.2 parameter ambang batas emisi gas buang
Kategori Tahun
Pembuatan
Parameter
Metode Uji co % hc (ppm)
Sepeda Motor 2 Langkah < 2010 4,5 12000 Idle Sepeda Motor 4 Langkah < 2010 5,5 2400 Idle Sepeda Motor (2 Langkah
Dan 4 Langkah) ≥ 2010 4,5 2000 Idle
Sumber`: Rachmat Witoelar, 2006
Prosedur pengujian sebagaimana dimaksud dalam Pasal 2 mengacu pada Lampiran II Peraturan Menteri ini yang meliputi:
Cara uji kadar CO/HC untuk kendaraan bermotor kategori L (sepeda motor) pada kondisi idle menggunakan SNI 19-7118.3-2005.
2.15.1 Hidrokarbon (HC)
zat pencemar dengan rumus kimia HC yang merupakan jumlah hidrokarbon yang dihasilkan dari proses pembakaran dal am ruang bakar mesin kendaraan yang dikeluarkan melalui pipa gas buang maksimal 12000 PPM.
2.15.2 Karbon Monoksida (CO)
zat pencemar dengan rumus kimia CO yang me rupakan jumlah karbon monoksida yang dihasilkan dari proses pembakaran dalam ruang bakar mesin kendaraan yang dikeluarkan melalui pipa gas buang maksimal 4,5 %.
32 2.15.3 Idle
kondisi dimana mesin kendaraan pada putaran dengan:
a. Sistem kontrol bahan bakar (choke, akselerator) tidak bekerja;
b. Posisi transmisi netral untuk kendaraan manual atau semi otomatis;
c. Posisi transmisi netral atau parkir untuk kendaraan otomatis;
d. Perlengkapan atau aksesoris kendaraan yang dapat mempengaruhi putaran tidak dioperasikan atau dapat dijalankan atas rekomendasi manufaktur.
