Komponen Sistem Bahan Bakar Bensin Konvensional/ Karburator

KOMPONEN SISTEM BAHAN BAKAR KONVENSIONAL/ KARBURATOR

            Sistem bahan bakar berfungsi untuk mencampur udara dan bahan bakar dan mengirim campuran tersebut dalam bentuk kabut ke ruang bakar. Dilihat dari cara pemasukan campuran udara dan bahan bakar tersebut ada dua macam. Cara pertama, masuknya campuran udara dan bahan bakar dengan cara dihisap, disebut sistem bahan bakar konvensional sedangkan cara kedua masuknya campuran udara dan bahan bakar dengan cara diinjeksikan, diesebut sistem injeksi bahan bakar. Sistem injeksi bahan bakar dapat dibagi menjadi sistem bahan bakar mekanik dan sistem injeksi bahan bakar secara elektronik dan biasa disebut EFI (Electronic Fuel Injection).

1. Komponen Sistem Bahan Bakar Mekanik

Komponen sistem bahan bakar konvensional terdiri atas : tangki bahan bakar, salurann bahan bakar, charcoal canister (hanya beberapa model saja), saringan bahan bakar, pompa bahan bakar, dan karburator

a. Tangki bahan bakar. 

Pada umumnya tangki bahan bakar terbuat dari lembaran baja yang tipis. Penempatan tangki bahan bakar biasanya diletakkan dibagian belakang kendaraan untuk mencegah kebocoran apabila terjadi benturan. Namun ada beberapa kendaraan yang letak tangki bahan bakarnya ditengah. Bagian dalam tangki dilapisi bahan pencegah karat. Disamping itu tangki juga dilenkapi dengan penyekat (separator) untuk mencegah perubahan permukaan bahan bakar pada saat kendaraan melaju di jalan yang tidak rata. Lubang saluran masuk bahan bakar ke saluran utama terletak 2-3 cm dari dasar tangki untuk mencegah endapan dan air dalam bensin ikut terhisap ke dalam saluran.

Gambar 1.Tangki bahan bakar

b. Saluran bahan bakar

Pada sistem bahan bakar terdapat tiga saluran bahan bakar yaitu : saluran utama yang menyalurkan bahan bakar dari tangki ke pompa bahan bakar, saluran pengembali yang menyalurkan bahan bakar kembali dari karburator ke tangki, dan saluran uap bahan bakar yang menyalurkan gas HC (uap bensin) dari dalam tangki bahan bakar ke charcoal canister. Untuk mencegah kerusakan saluran bahan bakar dilengkapi dengan pelindung. Saluran bahan bakar yang menghubungkan karburator dengan pompa bahan bakar menggunakan selang karet karena adanya getaran mesin.

c. Saringan bahan bakar

Saringan bahan bakar ditempatkan antara tangki dengan pompa bahan bakar yang berfungsi untuk menyaring kotoran atau air yang mungkin terdapat di dalam  bensin. Dalam saringan terdapat elemen yang berfungsi untuk menghambat kecepatan aliran bahan bakar, mencegah masuknya air dan kotoran masuk ke karburator. Partikel kotoran yang besar mengendap di dasar saringan, sedang partikel yang kecil disaring oleh elemen.

Gambar 2. Saringan bahan bakar

d. Pompa bahan bakar

Pompa bahan bakar yang biasa digunakan pada motor bensin adalah pompa bahan bakar mekanik dan pompa bahan bakar listrik.

Gambar 3. Pompa bahan bakar mekanik

Pompa bahan bakar mekanik digerakkan oleh mesin itu sendiri, sedang pompa bahan bakar listrik digerakkan dengan arus listrik. Ada dua jenis pompa bahan bakar mekanik yaitu pompa bahan bakar yang dilengkapi dengan saluran pengembali dan pompa bahan bakar tanpa saluran pengembali. Namun demikian konstruksi dan cara kerjanya sama. Pada mesin-mesin terdahulu umumnya saluran pengembali ada di karburator, sedangkan mesin-mesin sekarang saluran pengembalinya ada di pompa bahan bakar.

Adapun cara kerja pompa bahan bakar mekanik dapat dijelaskan sebagai berikut :

Apabila rocker arm ditekan oleh nok, diafragma tertarik ke bawah sehingga ruang diatas diafragma menjadi hampa. Katup masuk terbuka dan bahan bakar akan mengalir ke ruang diafragma. Pada saat ini katup keluar tertutup.

Gambar 4. Pada saat pengisapan

Pada saat nok tidak menyentuh rocker arm, diafragma bergerak ke atas sehingga bahan bakar yang ada di ruang diafragma terdorong ke luar melalui katup keluar dan terus ke karburator. Tekanan penyaluran sekitar 0,2 s.d. 0,3 kg/cm²

Gambar 5. Pada saat penyaluran

Apabila bahan bakar pada karburator sudah cukup maka diafragma tidak terdorong ke atas oleh pegas dan pull rod pada posisi paling bawah, karena tekanan pegas sama dengan tekanan bahan bakar. Pada saat ini rocker arm tidak bekerja meskipun poros nok berputar sehingga diafragma diam dan pompa tidak bekerja.

Gambar 6. Pump idling

Berbeda dengan pompa bahan bakar mekanik, pompa bahan bakar listrik dapat ditempatkan di mana saja dengan tujuan untuk menghindari panas dari mesin. Pompa bahan listrik langsung bekerja setelah kunci kontak di ON-kan. Jenis pompa bahan listrik bermacam-macam antara lain : model diafragma, model plunger, model sentrifugal dan sebagainya. 

Gambar 7. Pompa bahan bakar listrik

Apabila kunci kontak diputar pada posisi ON, akan terjadi kemagnetan pada selenoid yang menyebabkan diafragma tertarik keatas sehingga bahan bakar masuk melalui katup masuk. Pada saat yang sama platina membuka karena tuas platina dihubungkan dengan rod sehingga kemagetan pada selenoid hilang. Akibatnya diafragma bergerak ke bawah mendorong bahan bakarkeluar melalui katup buang.

e. Charcoal canister

Charcoal canister berfungsi untuk menampung sementara uap bensin yang berasal dari ruang pelampung pada karburator dan uap bensin yang dikeluarkan dari saluran emission pada saat tekanan di dalam tangki naik karena bertambahnya temperatur di dalam internal canister agar tidak terbuang keluar. Uap bensin yang ditampung oleh charcoal canister dikirim langsung ke intake manifold, kemudian ke ruang bakar untuk dibakar pada saat mesin hidup.

Gambar 8. Charcoal canister

Turunnya temperatur sekeliling juga menghasilkan rendahnya tekanan  di dalam tangki bensin, menyebabkan uap bensin di dalam canister terhisap kembali ke dalam tangki untuk mencegah uap bensin terbuang keluar. Untuk  menjamin agar kapasitas canister dapat bekerja dengan sempurna, beberapa model dilengkapi dengan dua charcoal canister.

2. Macam-macam Karburator

Karburator berfungsi untuk merubah bahan bakar dalam bentuk cair menjadi kabut bahan bakar dan mengalirkan ke dalam silinder sesuai dengan kebutuhan mesin. Karburator mengirim sejumlah campuran udara dan bahan bakar melalui intake manifold menuju ruang bakar sesuai dengan beban dan putaran mesin.

a. Dilihat dari tipe venturi, karburator dapat dibedakan menjadi:

1) Karburator dengan venturi tetap (fixed venturi)

Gambar 9. Karburator dengan venturi tetap

Karburator dengan venturi tetap (fixed venturi) dewasa ini masih banyak digunakan karena konstruksinya sederhana. Sifat utama karburator tersebut menggunakan sebuah venturi tetap dengan diameter tertentu. Besarnya vakum yang dihasilkan oleh udara yang mengalir melalui venturi tersebut sesuai dengan kecepatan aliran. Kecepatan aliran dipengaruhi oleh beban mesin dan pembukaan katup gas. Keadaan tersebut akan mempengaruhi banyak sedikitnya bahan bakar yang keluar dari venturi.

2) Karburator variable venturi

Gambar 10. Karburator variabel venturi

Karburator variable venturi menggunakan sistem dimana permukaan venturi dikontrol sesuai dengan banyaknya udara yang dihisap. Salah satu keistimewaan karburator tersebut adalah perubahan membukanya venturi sama saat kecepatan rendah dan sedang, serta pada beban ringan dan sedang. 

Dengan alasan tersebut volume bahan bakar berubah sesuai dengan volume udara yang masuk dan tahanan udara yang masuk menjadi kecil. Dengan demikian dapat memudahkan untuk mencapai output yang tinggi. Tingkat aliran udara yang diisap melalui karburator variable venturi seperti diperlihatkan pada grafik di bawah ini.

Gambar 11. Tingkat aliran udara

Dibanding dengan karburator fixed venturi, maka karburator variable venturi mempunyai tingkat aliran udara yang tetap (adanya tahanan pada aliran udara) yang memotong daerah full pada rpm mesin, sehingga diperoleh suatu campuran yang baik antara udara dan bahan bakar.

3) Karburator air valve venturi

Gambar 12. Karburator air valve venturi

Pada karburator air valve venturi, membukanya air valve dikontrol dengan besarnya udara yang diisap. Konstruksinya berbeda dengan karburator variable venturi, tetapi cara kerjanya sama. Karburator jenis
air valve mempunyai dasar karburator arus turun dua barrel (down draft double barrel), tetapi konstruksi dan cara kerjanya sama dengan sistem secondary yang dimodifiksai. Katup udara terpasang di dalam silinder secondary dan membukanya air valve bervariasi sesuai dengan jumlah udara yang dihisap. Kevakuman pada nosel utama dikontrol agar bekerjanya konstan. Karburator jenis ini tidak mempunyai tahanan aliran udara pada venturi sehingga keuntungannya mampu menghasilkan output yang besar. Disamping itu, membuka dan menutupnya katup throttle secara mekanik maka diafragma tidak diperlukan lagi.

b. Dilihat dari arah masuk campuran udara dan bahan bakar:

1) Karburator arus turun
Pada karburator arus turun, arah masuknya campuran udara dan bahan bakar adalah ke bawah (down draft). Karburator jenis ini banyak digunakan karena tidak ada kerugian gravitasi.

2) Karburator arus datar
Pada karburator arus datar, arah masuknya campuran udara dan bahan bakar adalah ke samping (side draft). Karburator tersebut pada umumnya digunakan pada mesin yang memiliki output yang tinggi.

c. Dilihat dari jumlah barel, karburator dapat dibedakan menjadi:
1) Karburator single barel

Gambar 13. Karburator single barel

Pada karburator single barel, semua kebutuhan bahan bakar pada berbagai putaran mesin dilayani oleh satu barel. Padahal pada putaran mesin rendah, diameter venturi yang besar akan lebih lambat menghasilkan tenaga dibanding diameter venturi yang kecil. Sebaliknya diameter venturi yang kecil hanya mampu memenuhi kebutuhan bahan bakar pada putaran mesin tertentu, tetapi pada putaran rendah lebih cepat menghasilkan tenaga. Untuk mengatasi permasalahan tersebut maka diciptakan karburator double barel.

2) Karburator double barel
Pada putaran rendah, karburator double barel cepat menghasilkan tenaga (output) karena yang bekerja hanya primary venturi yang mempunyai diameter venturi kecil. Pada putaran tinggi, baik primary maupun secondary venturi bekerja bersama-sama sehingga output yang dicapai akan tinggi karena total diameter venturinya besar. Disamping itu kecepatan aliran maksimal pada venturi karburator double barel dibanding karburator single barel lebih kecil sehingga kerugian gesekannyapun lebih kecil.

Gambar 14. Karburator Double barel

3. Prinsip kerja Karburator

Prinsip dasar karburator sama dengan prinsip pengecatan dengan penyemprotan.

Gambar 15. Prinsip kerja karburator

Pada saat udara ditiup melalui bagian ujung pipa penyemprot, tekanan di dalam pipa akan turun (rendah). Akibatnya cairan yang ada di dalam tabung akan terhisap keluar dan membentuk partikel-partikel kecil saat terdorong oleh udara. Semakin cepat aliran udara, maka semakin rendah tekanan udara pada ujung pipa sehingga semakin banyak cairan bahan bakar yang keluar dari pipa.

Prinsip kerja karburator berdasarkan hukum-hukum fisika seperti: Qontinuitas dan Bernauli. Apabila suatu fluida mengalir melalui suatu tabung, maka banyaknya fluida atau debit aliran (Q) adalah:

Q = A.V = konstan

Q = debit aliran A = luas penampang tabung

m3/detik (m2)

V = kecepatan aliran                     (m/detik)

Gambar 16. hubungan antara Tekanan dengan Kecepatan

Pada gambar di atas dapat dilihat bahwa suatu tabung dengan luas penampang A1 pada sisi masuk dan keluar dan A2 pada bagian tengah. Apabila tekanan dan kecepatan di daerah 1 masing-masing P1 dan v1, sedangkan tekanan dan kecepatan di daerah 2 adalah P2 dan v2, maka jika terdapat aliran fluida dalam tabung tersebut maka v2 > v1, sedangkan P2 < P1. Artinya semakin sempit luas penampang maka semakin besar kecepatan fluida yang mengalir melalui penampang tersebut, tetapi tekanannya semakin rendah. Sebaliknya semakin besar luas penampang maka kecepatannya semakin rendah, tetapi tekanannya semakin besar. Sesuai dengan hukum kontinuitas bahwa tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan.

Pada karburator terdapat daerah yang menyempit dan biasa disebut venturi yang tujuannya untuk menaikkan kecepatan aliran fluida sehingga tekanannya semakin rendah. Apabila pada tabung tersebut dipasang alat ukur kevakuman (vacuum gauge) maka akan terlihat bahwa kevakuman terbesar pada bagian yang menyempit (venturi). Pada bagian inilah yang sering dimanfaatkan untuk memasok bahan bakar pada putaran tinggi karena dapat menghasilkan volume bahan bakar dalam jumlah yang lebih banyak. Pada gambar berikut ini dapat dilihat besarnya kevakuman pada sebuah tabung yang pada bagian tengahnya terdapat venturi. Dari gambar tersebut tampak bahwa hasil pengukuran kevakuman dengan menggunakan vacuum gauge, pada bagian tengah yang ada venturinya menghasilkan kevakuman terbesar.

Perbedaan tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghisap bahan bakar yang ada di ruang pelampung. Gambar berikut ini menunjukkan skema karburator sederhana yang pada prinsipnya memanfaatkan perubahan tekanan akibat adanya perubahan kecepatan.

Gambar 17. Skema Kerja  

Apabila pada venturi dihubungkan dengan ruang pelampung yang berisi bahan bakar maka bahan bakar akan terhisap masuk ke dalam silinder melalui katup masuk (intake valve) selama ada aliran udara. Adanya aliran udara terjadi pada saat motor distarter dan katup throtle (throtle valve) terbuka. Semakin lebar katup throtle terbuka maka udara yang masuk semakin banyak. Bahan bakar yang ada dalam ruang pelampung akan terhisap selama ada aliran udara masuk. Banyak sedikitnya bahan bakar yang terhisap tersebut tergantung kecepatan aliran udara masuk yang dalam hal ini dipengaruhi oleh putaran motor. Dengan demikian apabila tidak ada aliran udara masuk, maka aliran bahan bakar dari ruang pelampung ke venturi akan terhenti. Hal tersebut terjadi ketika motor dalam keadaan mati atau tidak bekerja.

Konstruksi dasar karburator dapat dilihat pada gambar di atas. Bagian karburator yang diameternya menyempit (bagian A) disebut venturi. Pada bagian ini kecepatan aliran udara yang masuk semakin tinggi sehingga kevakumannya semakin rendah. Dengan demikian pada bagian venturi bahan bakar yang dapat terhisap semakin banyak. Dalam penerapannya bagian venturi (large drop in pressure) tersebut di karburator digunakan untuk mengatur bahan  bakar pada sistem kecepatan tinggi, sedang bagian yang kevakumannya rendah (small drop in pressure) digunakan untuk mengatur kebutuhan bahan bakar pada sistem stasioner (idle).

Share: