TUGAS TERSTRUKTURMOTOR BAKAR DAN TENAGA DI BIDANG PERTANIAN

SISTEM PENYARING UDARA MOTOR BAKAR

Oleh:Satrio Wijayanto A1H007022Vigita A1H007032Kurnia Arif Setiawan A1H007036Zenda Mutia Tanjung A1H007038

Aditya Rifqi Z A1H009010Ruliana Hasanah A1H009023Rosmalia Dwi Hastuti A1H009038Wawan Heri Santoso A1H009045Dinda Puspalita A1H009047

KEMENTERIAN PENDIDIKAN NASIONALUNIVERSITAS JENDERAL SOEDIRMAN

FAKULTAS PERTANIANPURWOKERTO

2011

1

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan

karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas terstruktur Motor Bakar

dan Tenaga di Bidang Pertanian dengan judul “SISTEM PENYARING UDARA

MOTOR BAKAR”

Pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Bapak Susanto Budi Sulistyo, S.TP, M.Si., selaku dosen pengampu mata

kuliah Motor Bakar dan Tenaga di Bidang Pertanian yang telah memberikan

saran dan petunjuk dalam penyusunan tugas terstruktur ini.

2. Semua pihak yang telah membantu baik secara langsung maupun tidak

langsung dalam penyusunan tugas terstruktur ini.

Penyusun menyadari dalam pembuatan tugas terstruktur ini masih banyak

kekurangannya, oleh karena itu penyusun mengaharap kritik dan saran yang

membangun dari pembaca demi perbaikan untuk tugas kedepannya.

Semoga apa yang penyusun sajikan dapat bermanfaat bagi yang

membacanya.

Purwokerto, Mei 2011

Penyusun

2

I. PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Perkembangan teknologi dewasa ini tidak hanya terpaku pada kegiatan

industri, dengan adanya perkembangan teknologi bidang pertanian pun terbantu

dalam hal efisiensi waktu dan tenaga. Dengan adanya perkembangan teknologi

turut memicu perkembangan mekanisasi pertanian. Banyak alat-alat yang

dikembangkan dalam upaya membantu petani dalam pengolahan pertanian. Untuk

menggerakan alat-alat tersebut digunakan motor penggerak, salah satunya adalah

motor bakar internal.

Untuk menghasilkan suatu motor bakar dengan efisiensi tinggi maka

perbaikan dalam berbagai sistem yang berkaitan dengan kinerja motor pun

dilakukan, salah satunya adalah perbaikan dalam sistem penyaringan udara (air

cleaner). Air cleaner bukanlah sistem yang utama dalam kinerja motor bakar,

akan tetapi sistem ini akan berpengaruh terhadap kinerja dan usia operasi suatu

motor.

Mengetahui jenis dan cara kerja dari sistem penyaringan akan membantu

dalam proses perawatan dan perbaikan dari sistem ini. Selain itu latar belakang

sebagai salah seorang agriculture engineer menuntut penyusun untuk belajar serta

mengetahui mengenai sistem-sistem yang terdapat pada motor bakar dan salah

satu dari sistem tersebut adalah sistem pemasukan udara, dimana pada sistem ini

terdapat penyaring udara (Air Cleaner).

B. Tujuan

Tujuan penulisan tugas terstruktur ini adalah untuk memenuhi tugas

terstruktur semester genap mata kuliah Motor Bakar dan Tenaga di Bidang

Pertanian. Melalui tugas terstruktur ini, penyusun mengajak kepada individu atau

3

kelompok agar mengetahui mengenai sistem penyaring udara pada motor bakar,

dalam hal fungsi sistem, komponen atau bagian utama, tipe penyaring udara,

aplikasi pada motor bakar, jenis kerusakan dan cara perbaikan serta cara

perawatannya sehingga diharapkan dapat memahami apabila terdapat kendala

pada motor bakar terkait dengan sistem penyaring udara.

4

II. PEMBAHASAN

Pendapat dari Djokosetyardjo (1989) bahwa pembakaran didefinisikan

sebagai kombinasi kimiawi antara oksigen (O2) dengan senyawa lain yang mudah

terbakar dari bahan bakar. Pada pembakaran yang baik, semua unsur panas dapat

terbebaskan dari reaksi dan terjadi secara eksothermal atau menghasilkan energi.

Pembakaran secara sempurna karbon dan hidrogen digambarkan dalam reaksi

sebagai berikut:

C + O2 CO2

2H2 + O2 2H2O

Oksigen yang digunakan dalam proses tersebut diperoleh dari

hembusan udara yang dihisap oleh katup. Penghisapan udara oleh katup tentunya

tidak hanya oksigen, tetapi juga akan terbawa partakel lainnya yang tidak

diperlukan dalam proses pembakaran.

Partikel tersebut dapat menghambat kinerja mesin karena akan

menyumbat saluran pembuangan dan akan menyebabkan kurangnya homogenitas

dari bahan bakar dengan udara. Adanya masalah tersebut diatasi dengan

penggunaan air filter yang akan menyaring udara sebelum masuk ke ruang

pembakaran.

Menurut V. L. Maleev (1995) menyatakan bahwa saringan udara (air

cleaner) berfungsi untuk membersihkan udara dari debu, pasir, dan benda asing

lainnya selama periode hisap. Jika pembersih udara tidak bekerja secara optimal

akan menyebabkan terjadinya katup kotor dan terjadinya keausan pada silinder

dan cincin torak.

Istilah penyaring udara lebih dikenal dengan air cleaner, definisi

umumnya adalah komponen dari sebuah motor yang berfungsi untuk menyaring

atau membersihkan udara yang dihisap ke dalam silinder pada saat langkah hisap

(Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan, 2003).

5

Frans J. Daywin et.al. (1990) berpendapat bahwa untuk dapat

berfungsi secara optimal, maka harus diperhatikan syarat-syarat dari penyaringan.

Syarat-syarat tersebut adalah:

1. Memiliki efisiensi yang tinggi dalam membersihkan udara pada semua tingkat

kecepatan motor dan pada setiap kondisi operasi.

2. Tidak membatasi aliran udara yang masuk.

3. Perawatan dan penyetelannya mudah dan tidak perlu dilakukan secara intensif.

4. Harus kompak, kuat, ringan sehingga tidak mengganggu kinerja motor.

Selain empat syarat tadi, dalam pemilihan saringan perlu diperhatikan

ukuan dari penyaring. Filter yang digunakan harus sebanding dengan ukuran

mesin yang digunakan. Jika filter yang digunakan terlalu kecil maka akan

menghambat pemasukan udara, kondisi ini bisa menyebabkan oli kotor (pada

penyaring tipe oil bath) masuk ke ruang pembakaran. Sedangkan jika ukurannya

terlalu besar akan menambah beban motor sehingga energi yang digunakan tidak

efisien.

Sistem penyaringan udara identik dengan sistem pemasukan udara (air

intake system), sistem ini merupakan rangkaian dari alat-alat yang berfungsi untuk

menyediakan udara yang masuk kedalam silinder (pada mesin diesel) dan yang

masuk ke karburator ( pada mesin bensin). Salah satu bagian dalam sistem ini

adalah air cleaner yang berfungsi untuk membersihkan udara yang akan

memasuki ruang pembakaran.

Adapun fungsi dari penyaring udara diantaranya:

1. Membersihkan udara yang masuk

Alat penyaring udara pada motor bakar diperlukan guna menyaring

udara yang masuk ke dalam karburator (motor bensin) maupun ke dalam

silinder (motor diesel), sehingga kadar kotoran yang ada dapat dikurangi

bahkan mungkin dihilangkan. Hal tersebut penting mengingat kotoran yang

terbawa masuk ke dalam karburator maupun silinder dapat menyebabkan

kerusakan yang fatal pada motor bakar.

Tugas pokok saringan udara tersebut adalah menyaring partikel

padat yang ada dalam udara agar tidak ikut masuk ke dalam mesin, sehingga

6

udara yang masuk benar-benar bersih dan proses pembakaran menjadi

sempurna, BBM jadi efisien, tenaga (output) besar, kerja oli menjadi lebih

ringan dan mesin lebih terjaga kebersihan dan yang lebih penting terhindar dari

keausan akibat padatan terlarut dalam udara tadi.

Padatan terlarut dalam udara yang paling berbahaya adalah silika,

karena material tersebut tidak dapat larut dan bersifat abrasive. Untuk itulah,

silika harus “ditangkap” oleh saringan udara agar tidak menyebabkan keausan

pada dinding selinder dan ring piston. Selain itu penyaring udara juga

mencegah masuknya air ataupun uap air yang ikut masuk bersama udara.

Dengan bersihnya udara yang digunakan untuk proses pembakaran

maka dapat menghindari terjadinya proses pembakaran yang tak sempurna.

2. Peredam suara bising

Sistem pembersih udara selain berfungsi untuk membersihkan udara

juga berfungsi sebagai peredam kebisingan akibat masuknya udara pada katup.

Pada motor yang filter udaranya dilepas, pasti suara bising dari proses

masuknya udara melalui katup akan terasa lebih berisik dibandingkan motor

yang masih memakai penyaring udara. Filter udara ini mengurangi bahkan

menghilangkan suara desis udara yang masuk dengan cara mengurangi

kecepatan udara yang masuk. Dalam fungsinya sebagai peredam, air cleaner

ini dirangkai dengan peredam pemasukan. Rangkaian gambar penyaring udara

dan peredam pemasukan digambarkan seperti berikut:

Gambar 1. Gabungan pembersih udara dengan peredam pemasukan.

7

Penyaring udara sendiri terdiri dari beberapa tipe, pemilihan tipe

saringan udara pada motor harus disesuaikan dengan kondisi lingkungan dan

ukuran dari instalasi motor. Jenis atau tipe saringan udara terdiri dari tipe saringan

kering, inersia, dan saringan basah (saringan bak minyak).

1. Dry Filter (saringan kering)

Penyaring tipe ini merupakan tipe penyaring yang pertama kali

dikembangkan. Alat ini terdiri dari tabung flat logam dengan lubang

pemasukan di atas atau di bawah, sedangkan lubang pengeluaran berada di

bagian atas dihubungkan dengan karburator. Lapisan serat atau wol atau spon

pembersih ditempatkan pada sekat tabung, bagian ini berfungsi sebagai

penyaring debu ataupun kotoran yang masuk bersamaan dengan udara.

Penggunaan sistem ini tidak terlalu efisien karena saringan harus sering

dibersihkan dan diganti serta menghambat suplay udara dalam proses

pembakaran. Berikut desain dari dry filter:

Gambar 2. Desain dry cleaner

Desain penyaringan dari tipe ini berbentuk bintang dengan rangka

kawat yang ditutup dengan felt. Alat ini diselubungi oleh silinder dengan kisi-

kisi yang berfungsi sebagai lubang masuk udara. Kisi ini diikatkan pada pipa

hisap oleh baut dengan mur sayap. Alat ini terdiri dari sebuah kotak dengan 20

unit penampung yang mampu menampung sekitar 250 feet per kubik tiap

menitnya, sehingga kapasitas total dari penampung ini mencapai 5000 feet

kubik per menit. Penyaring ini akan beroperasi optimal jka dioperasikan pada

mesin diesel dengan tenaga 2500 daya kuda (dk) atau horse power (hp).

8

Prinsip kerja dari alat ini adalah penyaringan udara dengan kain

ataupun spon yang terpasang pada motor. Udara yang mengalir sebelum masuk

ke karbuarator akan melalui filter ini, sehingga kotoran yang terbawa akan

tertahan pada lapisan filter yang berupa spons ataupun kain, udara bersih hasil

penyaringan tersebut kemudian dialirkan ke karburator (mesin bensin) atau ke

silinder (mesin diesel).

Penggunaan tipe penyaring udara kering ini biasanya digunakan pada

motor bakar dengan kapasitas rendah, misalnya pada motor –motor yang kita

pakai sehari-hari. Bisa juga digunakan pada motor diesel, namun pada motor

diesel dengan kapasitas mesin yang tidak terlalu besar.

Gambar 3. Letak filter udara pada mesin

Perawatan tipe penyaring tipe ini tergolong cukup mudah,

pembersihan saringan dilakukan dengan cara menyambungkan selang udara

pada puncak baut pusat yang berongga yang menghubungkan dengan rongga

pada sisi bintang saringan. Dengan memutar baut secara perlahan sambil

dilakukan penghembusan udara maka kotoran yang menempel akan terlepas.

2. Tipe inersia

Prinsip operasi dari tipe inersia adalah jika cairan atau campuran

bahan padat yang ikut terbawa masuk ke penyaring udara maka partikel yang

lebih berat dari udara akan terlempar ke arah luar karena udara kotor ini diputar

dengan kencang oleh penyaring udara, oleh karena itu kotoran-kotoran udara

yang masuk ke karburator, akan dilempar keluar dan diendapakan dibagian

9

penampung kotoran pada penyaring udara, sehingga udara bersih dibagian

tengah akan masuk ke karburator melalui lubang pengeluaran dibagian tengah.

Biasanya penyaring udara tipe ini dirangkaikan dengan oil bath air

cleaner , tipe inersia ini digunakan sebagai pra-cleaner. Udara masuk kotak

penyaring tipe ini untuk dibersihkan pada tahap awal, kemudian masuk pada

ruang bak minyak untuk mengalami pembersihan lebih lanjut.

Perawatan untuk tipe penyaring adalah jika saringan telah kotor maka

selnya harus dibersihkan dengan cara melepas sel saringan dari rangkanya dan

dicelupkan pada larutan panas soda pencuci dengan tujuan untuk

membersihkan debu dan melepaskan minyak perekat pada dinding sel

penyaring. Setelah bersih sel tersebut dicelupkan kembali pada minyak perekat,

pembersihan biasanya dilakukan dalam jangka empat sampai dua belas

minggu. Untuk mencegah korosi dapat digunakan cairan timah, dan dilapisi

dengan email.

3. Tipe saringan terendam minyak (Oil Bath Air Cleaner)

Gambar 5. Tipe saringan terendam minyak.

10

Saringan tipe ini terdiri dari tangki yang berisi minyak, bagian atas

dari minyak ditutupi oleh elemen pengayak. Di atas elemen ini terpasang

terpasang wol baja. Mekanisme kerja dari penyaring tipe ini adalah

penyaringan udara atmosfer akan melewati minyak yang berada di lapisan

bawah tangki. Dengan masuknya udara pada bagian minyak maka minyak akan

terdesak ke atas mendekati elemen ayakan. Minyak yang mendekati elemen ini

dikembalikan secara mendadak sehingga debu yang terbawa dari atmosfer akan

terlempar ke alas mangkok. Udara tersebut akan terus mengalami pencucian

selama melewati mangkok pembilasan. Sebelum melewati penyaringan dengan

oli, udara biasanya disaring dahulu pada tahap awal dengan menggunakan

penyaring semacam spon, baru kemudian udara disaring dengan oli. Setelah

melewati penyaring oli udara kemudian disaring kembali dengan penyaring

semacam spon, jadi ada tiga tahap penyaringan.

Tidak semua minyak dikembalikan pada tanki minyak setelah proses

pendesakan. Minyak yang kembali pada tanki minyak jika didiamkan akan

mengendapkan debu yang sebelumnya sempat menyentuh minyak tersebut.

Pembersihan udara dilakukan pada mangkok minyak dan ayakan bawah,

sehingga ayakan atas akan tetap bersih. Mengalirnya udara pada saat memasuki

ayakan membantu pembersihan ayakan, karena udara tersebut mengalir menuju

sisi luar dari saringan.

Aplikasi tipe oil bath ini biasanya digunakan pada mesin dengan

kapasitas besar. Banyak digunakan pada mesin diesel dengan kapasitas besar

Sedangkan untuk pemeliharaan dari penyaring udara perlu dilakukan

pemeriksaan secara berkala. Caranya adalah dengan melepaskan mangkuk

minyak untuk kemudian membuang minyak yang sudah tercampur dengan

kotoran yang mengandap. Indikator dari kotornya penyaring dapat dilihat dari

tinggi endapan pada mangkok penampungan atau dapat dilihat dari kekentalan

minyak.

Berikut gambar skematis penyaringan udara tipe saringan bak minyak

yang dirangkaikan dengan tipe inersia:

11

Gambar 6. Proses pembersihan udara pada tipe minyak.

Pertimbangan ukuran saringan pada tipe ini akan sangat

mempengaruhi kinerja dan efisiensi dari mesin. Ukuran penyaring yang

digunakan harus sebanding denga ukuran mesin. Jika ukuran penyaring terlalu

besar maka efisiensi mesin tidak akan maksimal. Penggunaan ukuran saringan

yang terlalu besar pada mesin dengan daya motor rendah akan semakin

menghambat kinerja mesin, karena efisiensi pembersihan udara dari tipe ini

bergantung pada kecepatan udara yang menghembuskan oli pada filter screen

(elemen penyaring). Fungsi penyaring udara akan lebih maksimum jika

penyaring berukuran kecil namun tidak menghambat oli masuk ke dalam

motor.

Gambar 7. Proses penyaringan udara pada oil bath secara sederhana

12

Untuk memaksimalkan fungsi penyaringan pada tipe ini perlu

diperhatikan hal-hal sebagai berikut:

- Tinggi permukaan oli, usahakan agar permukaan oli selalu tepat pada batas

yang ditetapkan setiap waktu.

- Viscositas oli, dianjurkan untuk menggunakan oli dengan kekentalan yang

sesuai dengan mesin yang digunakan. Biasanya produsen motor

memberikan rekomendasi oli yang sesuai dengan mesin.

- Pembersihan, membuka mangkuk oli dan membersihkan debu dan

kotorannya maupun air secara periodik akan memelihara usia motor. Selain

itu membersihkan pipa masukan sangat dianjurkan karena pada pipa

tersebut terdapat kotoran atau debu yang megandap.

- Pengecekan saringan, mengecek elemen saringan sesering mungkin akan

membantu dalam pemeliharaan motor untuk hasil lebih baik pembersihan

dengan menggunakan minyak tanah dianjurkan.

- Pengecekan instalasi, mengecek sambungan antara pembersih udara dan

karburator perlu dilakukan untuk mengantisipasi kebocoran.

Sementara itu, semakin berkembangnya dunia otomotif, diikuti juga

perkembangan penyaring udara, penyaring udara mengalami modifikasi

sedemikia rupa untuk menghasilkan penyaring udara yang optimum. Beberappa

contoh jenis penyaring udara yang sudah berkembang diantaranya:

a. Green Flow (BLUE THUNDER)

Pada green flow, air filter memiliki permukaan yang luas dengan pori-pori

yang kecil dan rapat, sehingga mampu memberikan pasokan udara dalam

jumlah besar tanpa mempengaruhi kemampuannya dalam menyaring debu-

debu halus. Elemen filter yang digunakan dalam air filter ini terbuat dari cotton

fibre, tidak menggunakan bahan kertas tebal. Elemen filter ini dapat dicuci

berulang kali tanpa mengakibatkan kerusakan. Pada bagian luar terdapat

lapisan berupa jaring kawat halus (screen wire) yang berfungsi sebagai

pelindung ele-ment filter dari kerusakan. Pada permukaan filter terdapat lapisan

pelumas yang berfungsi untuk memaksimalkan penyaringan, kare-na selain

13

dapat menyebabkan goresan pada dinding cylinder, partikel debu juga dapat

merusak sensor aliran udara (air flow sen-sor).

b. Two (2)-Stage air filter.

2-Stage air filters adalah penya-ringan udara yang dilakukan dua tahap, tahap

pertama penyaringan dilakukan paper filter sedangkan penyaringan tahap dua

dilakukan dengan menggunakan oilwetted polyurethane foam yang berfungsi

menangkap partikel-partikel kecil yang masih lolos dari penyaringan paper

filter sehingga kualitas udara masuk ruang bakar menjadi lebih baik .

Teknologi 2-Stage air filters dikembangkan oleh produsen AMSOIL air filters.

Pada air filter ini juga ditambahkan elemen inner spring yang berfungsi meng-

getarkan kotoran yang menempel pada filter sehingga kotoran tidak

menghalangi/menyumbat

pori-pori filter.

c. K&N Air Filter Technology

Teknologi ini berpendapat bahwa yang menjadi problem pada aliran udara

pada filter adalah ketika udara itu melalui media filter, aliran udara akan

tergantung pada ukuran, permukaan dan bentuk fisik dari medium filter .

Berdasarkan prosedur pengujian kemampuan filter menangkap partikel debu

(SAE J7263), ukuran partikel yang mampu disaring oleh K&N air filter ini

antara 5,5 sampai dengan 179 micron.

14

III. PENUTUP

A. Kesimpulan

1. System penyaringan udara meupakan berfungsi untuk membersihkan udara

yang akan memasuki ruang pembakaran.

2. Fungsi dari system penyaringan udara meliputi:

a. Membersihkan udara yang menuju silinder (mesin diesel) atau yang menuju

karburator (mesin bensin)

b. Mengurangi suara bising akibat udara yang masuk ke mesin dengan

kecepatan tinggi.

3. Terdapat tiga tipe sistem pembersih udara pada mesin diesel, yaitu:

a. Dry cleaner ( penyaring udara tipe kering)

b. Tipe inersia

c. Tipe oli bak

B. Saran

15

DAFTAR PUSTAKA

Andreas A, Yuwono, Yon H. 2005. “Evaluation and Redesign Automotive Air Filters Base on Value Engineering and Quality Function Deployment (QFD)” , The Product Design Symposium Atmajaya University, Yogyakarta.

Anonim. 2009. Oil Bath Air Cleaners For Tractor. http://vintagetractorengineer.com/2009/01/oil-bath-air-cleaners-for-tractors/. Diakses tanggal 9 mei 2011.

Daywin, Frans J. 1991. Motor Bakar Internal dan Tenaga di Bidang Pertanian. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Djokosetyardjo, M.J. 1989. Ketel Uap. PT. Pradnya Paramita, Jakarta.

Hardjosentono, Mulyoto.1978. Mesin-Mesin Pertanian. Yasaguna, Jakarta.

16