Dasar-dasar Otomotif [part 1]

TEKNIK SEPEDA MOTOR

I. DASAR TEKNIK SEPEDA MOTOR
A. Komponen Utama Sepeda Motor
Sepeda motor terdiri dari beberapa komponen dasar. Bagaikan kita manusia, kita terdiri atas beberapa bagian, antara lain bagian rangka, pencernaan, pengatur siskulasi darah, panca indera dan lain sebagainya. Maka sepeda motor pun juga seperti itu, ada bagian-bagian yang membangunnya sehingga ia menjadi sebuah sepeda motor. Secara kelompok besar maka komponen dasar sepeda motor terbagi atas :
1. Sistem Mesin
2. Sistem Kelistrikan
3. Rangka/Chassis
Masing-masing komponen dasar tersebut terbagi lagi menjadi beberapa bagian pengelompokkan kearah penggunaan, perawatan dan pemeliharaan yang lebih khusus yaitu :Sistem Mesin
Terdiri atas :
a.  Sistem tenaga mesin
Sebagai sumber tenaga penggerak untuk berkendaraan, terdiri dari bagian :
- Mesin/engine               – Sistem pembuangan
-  Sistem bahan bakar   – Sistem pendinginan
- Sistem pelumasan
b.  Sistem transmisi penggerak
Merupakan rangkaian transmisi dan tenaga mesin ke roda belakang, berupa :
- Mekanisme kopling      – Transmisi
- Mekanisme gear           – Mekanisme starter
Sistem Kelistrikan
Mekanisme kelistrikan dipakai untuk menghasilkan daya pembakaran untuk proses kerja mesin dan sinyal untuk menunjang keamanan berkendaraan. Jadi semua komponen yang berhubungan langsung dengan energi listrik dikelompokkan menjadi bagian kelistrikan.
Bagian kelistrikan terbagi menjadi :
- Kelompok pengapian
- Kelompok pengisian
- Kelompok beban
Rangka/Chassis
Terdiri dari beberapa komponen untuk menunjang agar sepeda motor dapat berjalan dan berbelok. Komponennya adalah :
- Rangka                           – Kelompok rem
- Kelompok kemudi        -  Tangki bahan bakar
-  Kelompok suspensi     – Tempat duduk
-  Kelompok roda            – Fender
B. Aplikasi Ilmu Fisika Dalam Teknik Sepeda Motor
Mempelajari sepeda motor juga memerlukan perhitungan fisika, beberapa besaran ukuran dipakai di bidang ini. Perhitungan fisika diperlukan untuk mengetahui : kapasitas mesin, volume silinder, perbandingan kompresi, kecepatan piston, torsi, tenaga, korelasi antara mesin dan kecepatan motor pada tiap posisi gigi dan daya dorong roda belakang dari sepeda motor, dll.
Kapasitas Mesin
Kapasitas mesin ditunjukkan oleh volume yang terbentuk pada saat piston bergerak keatas dari TMB (Titik Modar Bawah)/BDC (Bottom Dead Center) ke TMA (Titik Modar Atas)/TDC (Top Dead Center), disebut juga sebagai volume langkah. Volume langkah dihitung dalam satuan cc (cm3/cm cubic). Rumus untuk menghitungnya adalah :

Brosur motor Suzuki Smash memuat data diameter silindernya 53,5 mm dengan langkah piston 48,8 mm, tentukan volume langkahnya.
Penyelesaian :
Diketahui : D = 53,5 mm
S = 48,8 mm
Phi = 3,14
Ditanya Volume langkah ?
Jawab :

 Jadi volume langkah dari motor Suzuki Smash tersebut adalah 109, 7 ccdibulatkan menjadi 110 cc. Volume Ruang BakarVolume ruang bakar adalah volume dari ruangan yang terbentuk antara kepala silinder dan kepala piston yang mencapai TMA. Dilambangkan dengan Vc (Volume compressi)Volume Silinder Volume silinder adalah jumlah total dari pertambahan antara volume langkah dengan volume ruang bakar. Rumusnya : Vs = Vl + Vc

Keterangan :
Vs= Volume silinder (cc)
Vl = Volume langkah (cc)
Vc= Volume ruang bakar (cc)
Perbandingan Kompresi
Perbandingan kompresi adalah perbandingan volume silinder dengan volume kompresinya. Perbandingan kompresi berkaitan dengan volume langkah. Bila dinyatakan dalam suatu rumus maka :

Besarnya perbandingan kompresi untuk sepeda motor jenis touring berkisar antara 8 : 1 dan 9 : 1. Ini artinya selama langkah kompresi muatan yang ada di atas piston dimampatkan 8 kali lipat dari volume terakhirnya. Makin tinggi perbandingan kompresi, maka makin tinggi tekanan dan temperatur akhir kompresi.

Efisiensi Bahan Bakar dan Efisiensi Panas
Nilai kalor (panas) bahan bakar perlu kita ketahui, agar neraca kalor dari motor dapat dibuat. Efisiensi atau tidak kerjanya suatu motor, ditinjau atas dasar nilai kalor bahan bakarnya. Nilai kalor mempunyai hubungan dengan berat jenis. Pada umumnya makin tinggi berat jenis maka makin rendah nilai kalornya. Pembakaran dapat berlangsung
dengan sempurna, tetapi juga dapat tidak sempurna.
Pembakaran yang kurang sempurna dapat berakibat :
1.  Kerugian panas dalam motor menjadi besar, sehingga efisiensi motor menjadi turun, usaha dari motor menjadi turun pula pada penggunaan bahan bakar yang tetap.
2. Sisa pembakaran dapat menyebabkan pegas-pegas piston melekat pada alurnya, sehingga ia tidak berfungsi lagi sebagai pegas torak.
3.  Sisa pembakaran dapat pula melekat pada lubang pembuangan antara katup dan dudukannya, terutama pada katup buang, sehingga katup tidak dapat menutup dengan rapat.
4.  Sisa pembakaran yang telah menjadi keras yang melekat antara piston dan dinding silinder, menghalangi pelumasan, sehingga piston dan silinder mudah aus.
Efisiensi bahan bakar dan efisiensi panas sangat menentukan bagi efisiensi motor itu sendiri. Masing-masing motor mempunyai efisiensi yang berbeda.
Kecepatan Piston
Sewaktu mesin berputar, kecepatan Piston di TMA dan  TMB adalah nol dan pada bagian tengah lebih cepat, oleh karenanya kecepatan piston diambil rata – rata.
Dengan rumus sbb :

V = Kecepatan Piston rata-rata
L = Langkah (m).
N = Putaran mesin (rpm).
Dari TMB, piston akan bergerak kembali keatas karena putaran poros engkol, dengan demikian pada 2x gerakan piston, akan  menghasilkan 1 putaran poros engkol, jika poros engkol membuat N putaran, maka piston bergerak 2LN. Karena dinyatakan dalam detik maka dibagi 60.

Torsi
Torsi = gaya x jarak
Gaya tekan putar pada bagian yang berputar disebut Torsi, sepeda motor digerakan oleh torsi dari crankshaft. Makin banyak jumlah gigi pada roda gigi, makin besar torsi yang terjadi. Sehingga kecepatan direduksi menjadi separuhnya.
Keadaan Didalam Mesin

Torsi Maksimum
Besarnya Torsi maksimum setiap sepeda motor berbeda-beda. Ketika sepeda motor bekerja dengan torsi maximum, gaya gerak roda belakang juga maximum. Semakin besar torsinya, semakin besar tenaga sepeda motor tersebut. Besarnya torsi biasanya dicantumkan dalam data spesifikasi teknik, buku pedoman servis atau dalam brosur pemasaran suatu produk motor.
Tenaga (Horse Power)
Kerja rata-rata diukur berdasarkan tenaga akhir (Torsi dari crankshaft menggerakan sepeda motor, tapi ini hanya gaya untuk menggerakan sepeda motor dan kecepatan yang menggerakan sepeda motor tidak diperhitungkan. Tenaga adalah kecepatan yang menimbulkan kerja).

Performance Curves (Diagram Kemampuan Mesin)
Diagram Kemampuan mesin terdiri dari Engine performa diagram dan Ring performa.Engine performa diagram, merupakan indikasi tenaga mesin, torsi, dan pemakaian bahan bakar yang dilihat dari putaran mesin. Dengan kata lain pada “Run ring performance curva diagram” diperlihatkan hubungan antara posisi Gear putaran mesin, Tenaga roda belakang dan hambatan pada saat berjalan dari saat sepeda motor berjalan. Dengan membaca performance curva, dapat dilihat kemampuan dan kelebihan suatu sepeda motor.

Karakter Dari Mesin
Tenaga mesin dan kurva torsinya menggambarkan karakteristik mesin. Ketika putaran mesin berada dalam range yang powernya maksimum dan kurva torsinya lebar, dan terjadi pada putaran mesin yang rendah, mesin ini bertipe mesin-mesin putaran rendah. dan sangat bertenaga pada putaran menengah, singkatnya mesin ini cocok untuk kendaraan jalan raya.  Dan jika puncak kurva torsinya lebih sempit dan terjadi saat putaran yang lebih tinggi, mesin ini bertipe mesin putaran tinggi dan sangat cocok untuk mesin motor sport/balap. Secara umum, jika mesin dengan kurva torsi yang lebih tinggi dan yang lebih rendahnya terjadi pada putaran normal/midle mudah dalam penggunaannya. Sebaliknya, jika ada perbedaan yang cukup besar torsinya dalam putaran mesinnya atau jika torsi max-nya terjadi pada putaran tinggi, akan lebih  sulit dalam penggunaannya/pengoperasiannya.  Contoh : dalam kurva torsi diatas, saat  YB 50 dan RZ 50 dibandingkan, YB 50 menunjukkan performa yg lebih baik saat put. dibawah 6500 rpm & kurva itu bagus utk penggunaan umum.

Konsumsi Bahan Bakar Spesifik
Konsumsi bahan bakar spesifik dan konsumsi bahan-bakar yang menunjukan berapa banyak kilometer yang dapat ditempuh oleh motor dengan 1 liter bensin. Dalam konsumsi bahan-bakar spesifik yang ditunjukkan adalah berapa gram dari bahan-bakar yang digunakan HP(horse power)/jam secara umum efisiensi mesin tertinggi (konsumsi bahan-bakar spesifik terendah) terjadi dimana kurva power dan kurva torsinya sama-sama paling tinggi.
Diagram Performa Mesin Saat Berjalan
Garis vertikal menunjukan tenaga putaran pada roda belakang, hambatan, beban putaran, putaran mesin (rpm) dan garis horisontal kecepatan motor (km/jam) bersesuaian juga dengan posisi gigi transmisinya. Dari diagram di bawah ini, dapat dilihat hubungan antara putaran mesin dan kecepatan motor untuk tiap-tiap posisi gigi transmisi, antara putaran mesin dengan daya putaran roda belakang. Daya putaran roda belakang adalah daya yang dibutuhkan untuk menaiki tanjakan/daya tanjakan maksimum dan kecepatan maksimum pada tiap-tiap posisi gigi

Korelasi Antara Mesin dan Kecepatan Motor Pada Tiap Posisi Gigi
Korelasi ini bisa dikualifikasikan dengan mengetahui reduksi ratio tiap giginya dan diameter roda belakang (diameter efektif ban/tire effective diameter).

Jika putaran mesin motor sekitar 400 rpm, kecepatan motor akan berkisar 10 km/h pada gigi 1, pada gigi 2 sekitar 17 km/h, pada gigi 3 sekitar 25 km/h dan pada gigi 4 sekitar 30 km/h. Jika putaran mesin ditambahkan 1000 rpm lagi menjadi 5000 rpm, tenaga dan torsi mesin juga meningkat, yang memungkinkan motor dapat menanjak / mendaki dan menghasilkan tenaga yang diperlukan. Kecepatan maksimum praktis mesin adalah kecepatan yang dihasilkan ditiap posisi gigi. Pada motor YB 50 putaran mesin maksimum 7000 rpm. Kecepatan motor akan berkurang secara perlahan setelah melewati putaran 7000 rpm yang mengindikasikan putaran maksimumnya. Tetapi, ketika putaran mesin dinaikkan menjadi 8000 hingga 9000 rpm, kecepatan motor juga menunjukkan peningkatan, tetapi daya dorong roda belakang berkurang bertahap dan sebenarnya kecepatannya tidak meningkat pada keadaan tersebut. Karena itu, pada pengetesan performa akselerasi mesin, putaran mesin dinaikkan pada nilai maksimumnya 7000 rpm pada gigi 4. Menaikkan putaran mesin sampai  daya dorong roda belakang berkurang bertahap disebut “over revolution” dan dapat memperpendek umur mesin. Pada tachometer terdapat daerah peringatan untuk overreving ini.
Daya Dorong Roda Belakang Dan Tahanan Pada Saat Berjalan
Daya dorong roda belakang sama dengan gaya tarik-menarik roda belakang. Motor dapat maju kedepan, dengan adanya gaya tarik ini yang melawan gaya tahanan pada saat berjalan.
Tahanan pada Saat Berjalan
Tahanan adalah total dari hambatan perputaran (hambatan geseknya pada saat ban berputar pada permukaan jalan), hambatan udara (hambatan angin pada saat motor berjalan) dan hambatan menanjak (pada saat mendaki). Hambatan perputaran dihitung dari hambatan gesekan ban, berat motor. Hambatan angin adalah hambatan dari bagian depan motor, kecepatan motor. Hambatan menanjak adalah jumlah dari perhitungan sudut kemiringan jalan dan berat kotor dari motor.

Daya Dorong Roda Belakang
Daya dorong roda belakang adalah dari torsi mesin yang ditingkatkan dengan reduksi giginya, gearbox dan gigi sproket. Yang menyebabkan motor maju kedepan dan melawan gaya tahanan saat berjalan.

Hubungan antara daya dorong roda belakang dan gaya torsi
adalah

Dari kurva diagram kurva tenaga, nilai T dihitung “u” (efficiency transmission) tergantung pada posisi gigi, jenis kopling dan faktor lainnya. Contohnya, pada motor YB 50, besarnya “u” adalah 93 % pada gigi 2, 87% pada gigi 3 dan 85% pada gigi 4. Dari rumus diatas diketahui bahwa daya dorong roda belakang paling besar ketika torsi mesin juga maksimal. Karena itu motor YB 50 mencapai tenaga maksimum daya dorong. Seperti yang ditunjukkan gambar di atas, daya dorong roda belakang dihitung dari torsi putaran crankshaft ditiap giginya dan seluruh ratio deselerasinya. Pada gambar, batas antara garis miring ditiap perubahan giginya (hubungan antara putaran mesin dan kecepatan motor) sehingga putaran mesinnya pada saat tersebut membentuk garis vertikal pada kurva daya dorong roda belakang ditiap putarannya. Pada kurva berbentuk puncak seperti pada gambar, terlihat garis hambatan jalannya. Kecepatan yang mungkin pada posisi giginya. Dan yang dibawah kurvanya menunjukkan pengendaranya kurang enak, untuk posisi giginya. Contoh, motor dapat menanjak pada gradien 15% pada gigi 3 tetapi tidak dapat menanjak  pada gradien lebih dari 25%. Jika diturunkan pada gigi 2, dapat menanjak dengan mudah karena gradien lebih dari 20% pada gigi 2 untuk garis hambatan jalannya. Daya dorong maksimumnya adalah 70 kg saat putaran mesin 6000 rpm (dimana dihasilkan torsi maksimum) dan kecepatannya 15km/h. Pada saat ini dapat menanjak pada gradien 50% (tan 0,5=26,5) atau disebut juga daya tanjak maksimum tetapi dalam penggunaannya, daya tanjaknya ditentukan juga oleh jaraknya terhadap tanjakkan motor dapat menanjak pada kemiringan yang lebih curam, secara umum nilai gradien digunakan jika motor sudah berada pada kemiringannya. Seperti yang terlihat pada katalog , dimana ditentukan juga dari berat motor, koefisien friksi ban dan koefisien friksi jalan. Pada kasus YB50 nilainya =0,32, yaitu 18°. Ketika berjalan pada gigi 4, 30 km/H, daya dorong roda belakangnya 17,4 kg, dengan hambatan jalannya pada jalan rata 3,1 kg, selisih excess marginnya mempunyai daya dorong 14,3 kg. Semakin besar excess marginnya semakin besar kemampuan akselerasi dan kemampuan tanjaknya dan akselerasi sangat dipengaruhi oleh sudut pembukaan gasnya. Perbatasan/pertemuan antara kurva hambatan jalan pada jalan datar dengan kurva daya dorong pada top gear (gigi 4th pada YB50) adalah kecepatan maksimum dari motor, pada YB50 sekitar 74km/h.

Bersambung. !!