## PERHITUNGAN PERBANDINGAN KONSUMSI BAHAN BAKAR-UDARA MESIN TOYOTA CORONA 2000 CC
Arief Rudy Yulianto 1 , Drs. Ireng Sigit A 2 dan Dini Cahyandari 3

## Abstrak
Sebuah mobil merupakan suatu kendaraan dimana penggeraknya menggunakan  motor  (engine)  dengan  menggunakan  bahan  bakar  berupa bensin atau solar. Mulai tahun 1885 sampai dengan tahun 2007 banyak mobil dirancang  dengan  menggunakan  bahan  bakar  yang  berasal  dari  minyak  bumi tersebut.  Akan  tetapi  ada  juga  sebagian  kecil  yang  telah  menggunakan penggerak  motor  listrik  dan  tenaga  angin.  Meskipun  demikian,  penggunaan bahan bakar bensin maupun solar masih mendominasi konsumsi mesin-mesin kendaraan  saat  ini.  Permasalahan  yang  terjadi  mengenai  penggunaan  bahan bakar  yang  berasal  dari  minyak  bumi,  seperti  bensin  adalah  semakin menipisnya cadangan sumber bahan bakar tersebut. Hal ini disebabkan sumber energi  tersebut  adalah  sumber  energi  yang  tidak  dapat  diperbaharui sehingga lama-kelamaan  akan  mengalami  kelangkaan.  Oleh  karena  itu  perlu  sekali melakukan penghematan energi dari minyak bumi tersebut. Untuk mengetahui besarnya  konsumsi  bahan  bakar  pada  sebuah  kendaraan  dapat  dilakukan pengujian  dan  perhitungan  ulang  dengan  melihat  kondisi  yang  sebenarnya. Dari hasil perhitungan pada Mesin Toyota Corona 2000 CC diperoleh bahwa konsumsi bahan bakar adalah 1 dan 12 untuk udara.
Kata Kunci: Konsumsi Bahan Bakar, Mesin Toyota Corona 200 CC

## PENDAHULUAN
Alat  transportasi  merupakan  sebuah  peralatan  yang  sangat  dibutuhkan  oleh manusia, karena dengan alat tersebut tenaga yang dibutuhkan manusia saat bekerja dapat dikurangi atau lebih ringan dan waktu lebih efisien. Sesuai dengan perkembangan jaman terciptalah suatu alat transportasi yang lebih canggih yaitu mobil.
Sebuah  mobil  merupakan  suatu  kendaraan  dimana  penggeraknya  menggunakan motor (engine) dengan menggunakan bahan bakar berupa bensin atau solar. Mulai tahun 1885  sampai  dengan  tahun  2007  banyak  mobil  dirancang  dengan  menggunakan  bahan bakar yang berasal dari minyak bumi tersebut. Akan tetapi ada juga sebagian kecil yang telah  menggunakan  penggerak  motor  listrik  dan  tenaga  angin.  Meskipun  demikian,
1 Prodi Teknik Mesin UNIMUS
2 Prodi Teknik Mesin UNIMUS
3 Prodi Teknik Mesin UNIMUS
penggunaan  bahan  bakar  bensin  maupun  solar  masih  mendominasi  konsumsi  mesin- mesin kendaraan saat ini.

## LANDASAN TEORI
Motor bensin adalah suatu motor yang mengunakan bahan bakar bensin. Sebelum bahan  bakar  ini  terbakar  didalam  silinder  terlebih  dahulu  dijadikan  gas  yang  kemudian dikompresikan  didalam  ruang  bakar,  yang  dimaksud  gas  disini  adalah  campuran  udara dan  bensin.  Umumnya  perbandingan  udara  dan  bensin  adalah  15:1.  Dengan  adanya campuran bensin dan udara yang dikompresikan didalam silinder maka terjadilah ledakan yang akan mendorong torak kebawah dengan tenaga yang besar. Karena tenaga ini tidak bisa langsung digunakan maka tenaga ini diubah menjadi gerak-putar.
Bahan  bakar  dan  udara  masuk  kedalam  silinder  dan  dikompresikan  oleh  torak, campuran  bahan  bakar  dan  udara  dibakar  oleh  loncatan  bunga  api  dari  busi  didalam silinder.  Kecepatan  pembakaran  melalui  campuran  udara  biasanya  10-25  m/dt.  Suhu udara naik hingga 2000-2500 ° C dan tekanannya mencapai 30-40 kg/cm 2 .
Pada siklus pembakaran motor bensin dipengaruhi oleh Volume (V), tekanan (P), dan temperatur (T).
Gambar 1. Diagram P-V
Perubahan  tekanan  gas  didalam  silinder  merupakan  proses  secara  keseluruhan. Sebuah  grafik  yang  memperlihatkan  hubungan  antara  tekanan  dan  volume  disebut diagram P-V .  Untuk  menjelaskan  makna  dari  diagram P-V motor  bakar  torak,  terlebih dahulu perlu dipakai beberapa idealisasi sehingga prosesnya dapat dipahami dengan lebih mudah.  Proses  siklus  yang  ideal  itu  biasanya  dinamai  siklus  udara,  dengan  beberapa siklus idealisasi sebagai berikut :
1. Fluida  kerja  didalam  silinder  adalah  udara,  dianggap  sebagai  gas      ideal  dengan konstanta kalor yang konstan.
2. Proses  kompresi dan ekspansi berlangsung secara isentropic.
3. Proses pembakaran dianggap sebagai proses pemanasan fluida kerja.
4. Pada  akhir  proses  ekspansi,  yaitu  pada  waktu  torak  mencapai  TMB,  fluida  kerja didinginkan  sehingga  tekanan  dan  temperaturnya  mencapai  tekanan  dan  temperatur atmosfer.
5. Tekanan fluida kerja didalam silinder selama langkah buang dan langkah isap adalah konstan dan sama dengan tekanan konstan.
Pada  gambar  diatas  menunjukan  siklus  volume  konstan  yang  dianggap  sebagai siklus dasar dari setiap mesin empat-langkah. Pada waktu torak berada pada TMB (Titik 2) udara pada kondisi atmosfir. Gerakan torak dari TMB ke TMA (Titik 3) menyebabkan udara pada kondisi atsmosfir tersebut mengalami proses kompresi isentropic sampai torak mencapai TMA, sesuai dengan idealisasi (2). Pada waktu torak berada pada TMA  udara dipanasi pada volume konstan sehingga tekanan naik, sesuai dengan idealisasi (3). Pada gambar  diatas  proses  tersebut  terakhir  dilukiskan  sebagai  proses  dari  titik  3  sampai  4, dimana garis 3-4 merupakan garis vertical. Selanjutnya, gerakan torak dari TMA ke TMB merupakan  proses  ekspansi  isentropic  dari  titik  4  ketitik  5,  sesuai  dengan  idealisasi  (2). Pada  saat  torak  mencapai  TMB  (titik  5),  sesuai  dengan  idealisasi  (4)  udara  didinginkan sehingga  mencapai  kondisi  atmosfir  (titik  2).  Gerakan  torak  selanjutnya  dari  TMB  ke TMA, yaitu dari titik 2 ke titik 1, adalah langkah buang pada tekanan konstan.

## Prinsip Kerja Motor
Didalam  mesin  bensin  campuran  udara  dan  bensin  dihisap  kedalam  silinder. Kemudian dikompresikan oleh torak saat bergerak naik. Bila campuran udara dan bensin
terbakar dengan adanya api dari busi yang panas sekali, maka akan menghasilkan tekanan gas yang besar didalam silinder. Dari gerak lurus torak dirubah menjadi gerak putar pada poros  engkol  melalui  batang  torak.  Gerak  putar  inilah  yang  menghasilkan  tenaga  pada mobil.
Posisi tertinggi yang dicapai torak dalam silinder disebut titik mati atas (TMA), dan posisi  terendah  yang  dicapai  torak  disebut  titik  mati  bawah  (TMB).  Jarak  bargeraknya torak antara TMA dan TMB disebut langkah torak (stroke).
Ada juga mesin yang tiap siklusnya terdiri dari dua langkah torak. Mesin ini disebut mesin  dua  langah  (2  Tak),  poros  engkolnya  berputar  satu  kali  selama  torak menyelesaikan  dua  langkah.  Sedangkan  mesin  lainya  tiap  siklus  terdiri  dari  empat langkah  torak,  mesin  ini  disebut  mesin  empat  langkah  (4  Tak  ).  Poros  engkol  berputar dua  putaran  penuh  selama  torak  menyelesaikan  empat  langkah  dalam  tiap  satu  siklus, tetapi yang akan kita uraikan adalah mesin bensin 4 langkah.

## Motor Bensin 4 Langkah
1. Langkah Hisap
Dalam langkah ini torak bergerak dari TMA ke TMB, campuran udara dan bensin dihisap  kedalam  silinder.  Katup  hisap  terbuka  dan  katup  buang  tertutup.  Waktu torak  bergerak  kebawah  menyebabkan  ruang  silinder  menjadi  vakum,  masuknya campuran udara dan bensin kedalam silinder disebabkan adanya tekanan udara luar ( atmospheric pressure).
2. Langkah Kompresi
Dalam  langkah  ini  campuran  udara  dan  bensin  dikompresikan.  Katup  hisap  dan katup buang tertutup. Waktu torak mulai naik dari TMB ke TMA campuran yang dihisap  tadi  dikompresikan.  Akibatnya  tekanan  dan  temperaturnya  naik  sehingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali, ketika torak mencapai TMA.
3. Langkah Usaha
Dalam  langkah  ini,  mesin  menghasilkan  tenaga  untuk  menggerakkan  kendaraan. Sesaat  sebelum  torak  mencapai  TMA  pada  langkah  kompresi,  busi  memercikkan bunga  api,  sehingga  terjadi  ledakan  di  dalam  silinder  dan  mendorong  torak  ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin (engine power).

## 4. Langkah Buang
Dalam  langkah  ini,  gas  yang  terbakar  dibuang  dari  dalam  silinder  .  Katup  buang terbuka,  torak  bergerak  dari  TMB  ke  TMA,  mendorong  gas  bekas  keluar  dari silinder.
Gambar 2. Prinsip Kerja  motor bensin 4 langkah
Sistem  penyaluran  bahan  bakar  merupakan  salah  satu  sistem  yang  penting  di dalam  motor  bensin,  bahan  bakar  yang  digunakan  dicampur  dengan  udara  sebelum dinyalakan  oleh  busi.  Proses  pencampuran  bahan  bakar  tersebut  dilakukan  di  dalam karburator.  Adapun  skema  sistem  penyaluran  bahan  bakar  pada  motor  bensin  adalah seperti gambar di bawah ini:
Gambar 3. Skema Dari Sistem Penyaluran Bahan Bakar Pada Motor Bensin
Saringan udara udara gas buang silinder saringan bensin pompa tangki bensin karburator Langkah Kompresi
Langkah Hisap Langkah Buang Langkah Usaha
Bahan  bakar  ditampung  di  dalam  tangki  bahan  bakar,  disaring  oleh  fuel  filter, selanjutnya  dihisap  dan  ditekan  oleh  pompa  (fuel  pump)  untuk  masuk  ke  dalam karburator. Di dalam karburator inilah bahan bakar dicampur dengan udara, diteruskan ke ruang  bakar.  Campuran bahan  bakar  terbakar  dengan  bantuan  bunga  api  dari    busi.  Gas sisa pembakaran ini dikeluarkan melalui saluran buang.

## Komponen-komponen Sistem Bahan Bakar
1. Tangki Bensin
Tangki  bensin  tempat  penampungan  bahan  bakar  yang  akan  dipompakan  oleh pompa bahan bakar dari tangki ke karburator. Tangki bahan bakar ini harus selalu dijaga kebersihannya  agar  aliran  bahan  bakar  dapat  lancar  dan  tidak  cepat  merusak  saringan bahan bakar ataupun komponen-komponen bahan bakar lainnya.
2. Saringan Bensin
Saringan bensin berfungsi untuk menyaring kotoran sebelum bahan bakar masuk ke dalam karburator dan ditempatkan diantara tangki dengan pompa bahan bakar.
3. Pompa Bensin
Pompa bensin berfungsi menyalurkan bensin dari tangki ke dalam karburator, hal ini  dikarenakan  penempatan  tangki  yang  rendah  dan  jauh  dari  mesin  serta  posisi karburator yang selalu lebih tinggi daripada posisi tangki bahan bakar. Pompa bensin ada 2  macam  yaitu  pompa  bensin  mekanik  dan  pompa  bensin  listrik,  pada  mobil  Toyota Corona ini menggunakan pompa bensin mekanik, pompa ini digerakkan oleh cam shaft.

## Pompa Bensin Mekanik
Pompa  bahan  bakar  ini  bekerja  dengan  cara  menghisap  bahan  bakar  yang  ada pada  tangki  dan  dialirkan  ke  karburator  melalui  selang  bensin.  Apabila  cam  shaf mengangkat  rocker  arm,  maka  tuas  rocker  arm akan  menarik  batang  pendorong ke bawah.  Hal  ini  akan  menyebabkan  membran  bergerak  ke  bawah,  katup  masuk  terbuka, dan pegas akan mengecil. Akibat gerakan membran ke bawah dan katup masuk terbuka maka  bahan  bakar  masuk  ke  dalam  pompa.  Selanjutnya  cam  shaf  berputar  dan  tidak mengangkat lagi tuas, akibatnya pegas akan kembali ke posisi semula dan membran akan
membran
bergerak  ke  atas,  sehingga  katup  buang  akan  terbuka  dan  bahan  bakar  akan  terdorong keluar melalui katup buang.

## Gambar 4. Pompa Bensin Mekanik
Pompa Bensin Elektrik
Pompa  Bensin  Listrik  lebih  efisen  dari  pompa  bahan  bakar  mekanik  dan memberikan beberapa keuntungan yang tidak terdapat pada pompa bahan bakar mekanik. Pompa bahan bakar listrik akan mengisi karburator begitu kontak di ON kan. Keuntungan lain adalah dapat ditempatkan pada lokasi yang diinginkan.
Cara  kerja  pompa  ini  adalah  apabila  pompa  di  “ON”  kan,  arus  listrik  akan mengalir  ke  kumparan  dan  menyebabkan  timbul  medan  magnet  yang  dapat  menarik membran, sehingga terjadi kevakuman diruang pemompaan. Hal ini akan menarik katup masuk  terbuka  dan  bahan  bakar  masuk  ke  dalam  ruang  pemompaan.  Pada  waktu  yang hampir bersamaan dengan gerakan membran tertarik oleh magnet, kontak poin juga akan terputus  dan  medan  magnet  pada  kumparan  akan  hilang.  Akibatnya  pegas  akan mendorong  membran  kembali  pada  posisi  semula  dan  tekanan  pada  ruang  pemompaan akan  naik  akan  menyebabkan  bahan  bakar  akan  tertekan  keluar  melalui  katup  buang. Demikianlah proses berlangsung terus menerus selama kunci kontak di ”ON” kan.
katup isap katup tekan nipel pemasukan besin pegas nipel pengeluaran bensin tuas nok dari karburator

## Gambar 5.4. Pompa bensin Listrik

## Gambar 5. Pompa Bensin Elektrik

## 4. Karburator
Karburator memiliki fungsi utama sebagai tempat pencampuran bensin dan udara dengan komposisi yang tepat sehingga dapat dinyalakan di dalam ruang bakar. Cara kerja karburator  adalah  berdasarkan  perbedaan  tekanan.  Untuk  memperoleh  kerja  maksimal maka  di  dalam  karburator  terdapat  venturi,  yaitu  penciutan  suatu  lubang  yang  membuat udara  lewat  menjadi  lebih  cepat.  Semakin  cepat  udara  yang  lewat  melalui  venturi semakin  rendah  pula  tekanan  pada  venturi,  jadi  tekanan  rendah  pada  venturi  ini  adalah dasar  tenaga  pada  karburator.  Untuk  membantu  kelancaran aliran  bensin  dan  membantu memecah  bahan  bakar  menjadi  partikel-partikel  yang  lebih  kecil  dan  agar  pengabutan menjadi lebih baik, maka disambungkan tabung udara peniup (air bleed tube) kemudian pada  tabung  utama  karburator  diberi  venturi  agar  terjadi  penambahan  percepatan  aliran udara  secara  tiba-tiba  sehingga  akan  menyebabkan  kevakuman  yang  lebih  baik  dan semburan bahan bakar akan semakin baik.
kontak pemutus arus platina
tabung udara ke karburator membran saringan inti besi kumparan plunyer katup isap dari tangki bensin penjepit gelas pengendapan bensin katup tekan
1. Pump plunger 13. Slow jet 24. Secondary bore 2. Secondary main air bleeder 14. Slow air bleed No. 1 25. Primary bore 3. Secondary main nozzle 15. Power piston 26. Primary Throttle valve 4. Secondary small venturi 16. Needle valve 27. Idla port 5. Pump jet 17. Strainer 28. Slow port 6. Primary small venturi 18. Secondary main jet 29. Idle adjusting screw 7. Choce valve 19. Steel ball 30. Power jet 8. Air vent 20. Stopper 31. Power valve 9. Primary main nozzle 21. Pump discharge weight  32. Primary main jet 10. Primary main air bleeder 22. Heigh speed valve 33. Float 11. Slow air bleed No. 2 23. Secondary Throttle valve 34.Thermostatic valve 12. Economi zer jet Gambar 6. Karburator

## PERHITUNGAN KARBURATOR
1. Kecepatan udara masuk (C 1 )
C 1 = 60 2 n L ⋅ ⋅
Dimana:
C 1 = kecepatan udara masuk di seksi masuk venturi (m/s)
L  = panjang langkah (m)
n = putaran mesin (rpm)
C 1 = 60 6000 0865 , 0 2 ⋅ ⋅ = 17,3 m/s
2. Kecepatan udara di kerongkongan venturi (C 2 )
Berdasarkan persamaan kontinuitas:
Ga = A 1 . γ a. C 1 = A 2 . γ a . C 2
Sehingga:
C 1 = C 2 .       1 2 A A Dimana:
A 1 : luas penampang seksi masuk venturi (m²)
A 2 : luas penampang kerongkongan venturi ( m²)
17,3 = C 2 . ( )
( )       ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ 2 2 4 / 1 4 / 1 2 d d π π = C 2 . ( )
(
)       ⋅ ⋅ 2 2 068 , 0 785 , 0 035 , 0 785 , 0 2 = C 2 . 0036 , 0 0019 , 0 = C 2 . 0,53
C 2 = 53 , 0 3 , 17 = 32,6 m/s
3. Perbedaan tekanan udara diseksi masuk venturi dan di kerongkongan venturi ( ∆ pa)
C 2 ² . ( ) 2 1 2 1 2 2 1 P P a g A A − ⋅ =        
      − γ
Dimana: g : gravitasi (m/s) γα : berat jenis udara (Kg/m³) (P 1 -P 2 )  :  perbedaan  tekanan  udara  diseksi  masuk  venturi  dan dikerongkongan  venturi  (Kg/m²),  selanjutnya  dinyatakan  dengan ∆ pa.
32,6² . pa ∆ ⋅ ⋅ ⋅ =       
       −
1644 , 1 81 , 9 81 , 9 2 0036 , 0 0019 , 0 1 2 1062,76 . 0,72 pa ∆ ⋅ = 42 , 11 62 , 19
1062,76 . 0,72         = 1,72 . ∆pa
∆pa = 72 , 1 72 , 0 76 ,
1062 ⋅
= 444,88 kg/cm²
4. Berat Udara Mengalir (Ga)
Karena  pada  kenyataannya  tidak  seluruh  luas  penampang  A 2 dapat  dipakai  dengan baik, maka untuk mengoreksi penyimpangan dari keadaan yang ideal tersebut, maka perlu didefisinikan pengeluaran Ga yaitu:
Ga = ( ) ) / ( / s kg ideal yang aliran Jumlah s kg sebenarnya yang aliran Jumlah
Sehingga:
Ga = Ca . A 2 . 2 1 2 1 2       − ∆ ⋅ ⋅ A A pa a g γ
Ka . A 2 . pa a g ∆ ⋅ ⋅ γ 2 Karena: Ka : 1 2 1 A A Ca −
Dimana:
Ka : Koefisien aliran, besarnya 0,94 - 0,99
Ga = 0,96 . 0,0001923 . 26 , 444 42 , 11 81 , 9 2 ⋅ ⋅ ⋅
= 0,058 kg/det = 208,8 kg/jam
5. Aliran Bahan Bakar melalui Orifice (Gf)
Besarnya Gf dapat dicari dengan rumus:
Fi = Ni Gf
Fi = Pemakaian bahan bakar indikator
Ni = Daya indikator
Dimana dari perhitungan awal telah diketahui nilai Fi = 0,255 kg/Hp.jam
Sehingga:
0,255 = 58 , 63 Gf
Gf  = 0,255 . 63,58 = 16,21 Kg/jam
6. Perbandingan jumlah bahan bakar-udara
Ga : Gf  = 208,8 kg/jam : 16,21kg/jam
= 12 : 1
Jadi perbandingan jumlah bahan bakar-udara pada keadaan kerja mesin motor mulai hidup = 12 : 1
Keadaan kerja mesin Perbandingan udara bensin Motor mulai hidup Putaran Idling Bila tenaga maksimal diperlukan Pemakaian ekonomis 5 : 1 11 : 1 12 ~ 13 : 1 16 ~ 18 : 1
Sumber : Wiranto Arismunandar, Penggerak Mula Motor Bakar Torak, hal 58

## KESIMPULAN
Kondisi  dari  tiap-tiap  komponen  itu  sendiri,  pada  evaluasi  komponen-komponen yang bergerak memang terdapat sedikit  keausan namun tidak dapat mempengaruhi kerja dari mesin karena nilai  keausannya belum melebihi standart.
Dari data mesin diketahui :
Diameter  silinder  (D)  :  85  mm,  Panjang  lngkah  (L)  :  86,50  mm,  Volume  silinder: 1962,38 cm 3 , Perbandingan kompresi : 8, didapatkan Daya evektif (Ne) sebesar 54,7 HP.
Dari perhitungan diatas maka dapat diketahui bahwa :
− Pemakaian bahan bakar efektif (F e ) =0,360 liter/HP.jam
− Jumlah bahan bakar yang dibutuhkan (F h ) =19,70 liter/jam

## SARAN
Agar  dalam  perhitungan  hasil  yang  diperoleh  tidak  begitu  melenceng  jauh  maka  perlu diperhatikan hal-hal yang dapat mempengaruhi hasil perhitungan yaitu :
• Ketelitian dalam pengukuran mesin yang digunakan dalam perhitungan
• Sebelum dilakukan test uji coba, sistem yang mempengaruhi kerja mesin diharapkan dalam kondisi baik, sehingga tidak mempengaruhi test uji coba

## DAFTAR PUSTAKA
Aris  Munandar  Wiranto, Penggerak  Mula  Motor  Bakar  Torak, Institut  Teknologi Bandung, Bandung 1988.
Kovack M, Motor Vehikle Engine , Mir Publiser, Moscow,1971
Petrovsky, N. Prof. Motor Internal Combustion Engine , Mir Publiser, Moscow,1978
Sularso  Ir.  MSME.  Kiyokatsu  Suga  Prof.  Dasar  Perencanaan  Dan  Pemilihan  Elemen Mesin Pt. Pradnya Paramita, Jakarta, Indonesia 1991