Modifikasi Piston Untuk Motor 130cc - Bagian I

desain-piston-kepala-piston-2


Dasar Teori  Motor (Engine) 4 Langkah

Motor (engine) 4 langkah adalah engine yang dalam menyelesaikan satu siklus pembakaran melalui 4 langkah piston yang bergerak dari TMA (titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah) ataupun sebaliknya. Langkah tersebut terdiri dari langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang.

Berikut ini adalah proses dari engine 4 langkah :

Langkah hisap (TMA – TMB)


Pada langkah ini terlihat katup in terbuka ini diakibatkan karena in cam menekan katup in melalui perantara rocker arm. Pada proses ini piston bergerak dari TMA ke TMB, Sehingga campuran udara dan bahan bakar terhisap masuk kedalam silinder.

Langkah kompresi (TMB – TMA)


Pada langkah ini katup (in dan ex) tertutup, dikarenakan tidak adanya penekanan cam pada kedua katup. Pada proses ini piston bergerak dari TMB ke TMA hal ini mengakibatkan campuran udara dan bahan bakar tertekan (terkompresi).

Langkah usaha (TMA – TMB)


Sesaat sebelum titik mati atas, busi membakar campuran bahan bakar dengan udara yang telah terkompresi. Hasil pembakaran ini menimbulkan ledakan yang mendorong piston ke bawah. Tenaga diteruskan ke crank shaft sehingga crank shaft berputar.

Langkah buang (TMB – TMA)


Ex cam menekan katup ex melalui rocker arm dan piston bergerak ke atas menekan gas sisa pembakarn keluar melalui katup ini.

Bentuk Kepala Piston Engine


Piston engine juga dikenal dengan istilah torak  adalah bagian (parts) dari engine pembakaran dalam yang berfungsi sebagai penekan udara masuk dan penerima tekanan hasil pembakaran pada ruang bakar. Pada umumnya bentuk piston tidak murni membulat tapi mengerucut pada bagian crown-nya.

Berdasarkan bentuk kepala piston, jenis dari piston pada engine pembakaran dalam ada beberapa, yaitu :

  • Piston Cembung atau Piston Jenong,
  • Piston Cekung, dan
  • Piston Datar
Performa engine pada motor meliputi torsi, daya, dan konsumsi bahan bakar sangat dipengaruhi oleh perbandingan kompresi engine, ruang pembakaran, bentuk kepala piston, jumlah dan ukuran dari katup in dan katup ex, dan posisi dari busi. Hal yang paling berpengaruh dari beberapa faktor tersebut adalah menaikkan nilai perbandingan kompresi dari standar spesifikasi pabrik, salah satu cara untuk menaikkan nilainya yaitu dengan memodifikasi bentuk kepala piston (piston crown).

Untuk memodifikasi bentuk kepala piston, diperlukan bentuk kepala piston yang masih mentah.

Modifikasi Piston Pada Bagian Crown


Memodifikasi bentuk piston khususnya pada bagian crown. Selain bertujuan untuk menata kompresi, memodifikasi piston juga bertujuan untuk membuat squis, menghindari benturan katup saat overlap, dan kompromi aliran gas jangan sampai membentur silinder.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam memodifikasi kepala Piston yaitu:

Deck Clearence


Merupakan jarak antara piston squish dengan squish kepala silinder saat posisi piston di titik mati atas. Menentukan deck clearance  dilakukan sebelum piston diganti dan head silinder belum dibubut. Yang perlu diperhatikan pada kepala piston untuk menentukan deck clearance yang dipakai yaitu ukuran dari piston.

Tinggi Angkatan Katup Saat Terjadi Overlap


Merupakan hal yang menjadi penentu dalam menghitung ukuran diameter dan kedalaman coakan katup pada piston. Karena jika tidak dihitung dengan benar, nantinya akan menjadi salah satu faktor penentu yang menyebabkan engine blow.


Konsep Perhitungan Untuk Memodifikasi Kepala Piston


Jarak aman untuk melakukan pembubutan tempat katup saat overlap dari bibir piston = 1.8 – 2 mm dari pinggir piston.

Jarak aman kedalaman coakan katup pada kepala piston yaitu :

Katup In :lift maksimal (overlap) + 1 mm
Katup Ex : lift maksimum (overlap) + 1.5 mm

Jarak piston squish kedasar coakan = 4.3 – 4.5 mm. Dihitung dari kelebihan bukaan katup dari ruang bakar dan jarak piston dan squish saat TMA.

Jarak aman 1.8 – 2 mm selain itu sebagai jarak minimal kekuatan material piston, maksud lainnya adalah untuk kepentingan flow gas masuk dan buang. Jika terlalu mempet dengan dinding silinder, arus masuk dan keluar gas ditakutkan bakal terganggu.  

Kemudian jarak aman untuk diameter coakan katup pada piston, rumsannya yaitu :

1. Katup In
Diameter Katup + 1 mm

2. Katup Ex
Diameter Katup + 1.5 mm

Dan rumusan untuk diameter dome yaitu :

Diameter Ruang Bakar – (1-1.5 mm)


Untuk tinggi piston dome sangat menentukan dalam memeroleh perbandingan  yang diinginkan, jadi tinggi dome ukurannya relative.


Konsep Perhitungan Perbandingan Kompresi


Menentukan perbandingan kompresi, hal yang perlu diperhitungkan yaitu bahan bakar apa yang akan  digunakan? Premium, pertamax, atau pertamax plus. Perbandingan kompresi sebanding dengan nilai oktan, itu artinya semakin perbandingan kompresi naik maka engine butuh nilai oktan yang tinggi pula. 

Bagaimana cara menentukan perbandingan kompresi sesuai oktan? Perlu diketahui bahwa nilai oktan bahan bakar berdasarkan klaim pertamina yaitu :
  • Premium, nilai oktannya 88
  • Pertamax, nilai oktannya 92
  • Pertamax Plus, nilai oktannya 95

Rumusan untuk mencari perbandingan kompresi berdasarkan nilai oktan yaitu:

CR ≈0.115-0.117×ON ……………….(2.1)

Nilai 0.115 adalah untuk engine dengan pengabutan konvensional, dan untuk nilai 0.117 adalah untuk engine dengan pengabutan injeksi. Sedangkan rumusan untuk mencari perbandingan kompresi berdasarkan volume silinder dan volume ruang bakar yaitu:

CR =Vc+VdVc    ……………….….(2.2)

Diperlukan bahan bakar dengan nilai oktan yang tinggi dan tidak bertimbal untuk membangun engine berspesifikasi balap, harganya pun tergolong mahal untuk masyarakat Indonesia umumnya. Hanya bahan kabar jenis Pertamax Plus dengan nilai oktan 95 yang harganya cukup terjangkau dan mudah dibeli, dengan nilai oktan 95 perbandingan kompresi bisa mencapai 12.5 : 1. 

Perbandingan kompresi  tersebut berhubungan dengan efisiensi volumetris. Pada kenyataanya volume silinder pada motor standar pabrik tidak sepenuhnya 100 %, maka dari itu dilakukan pendekatan efisensi volumetris pada engine motor balap dengan nilai pendekatannya yaitu 90 % dari volume silinder dan volume ruang bakar.

Persentase 90 tersebut berdasarkan hasil perhitungan power, torsi dan putaran mesin secara empiris, nilai efisiensi volumetrisnya rata-rata 90 %. 

Gambarannya adalah sebagai berikut:

Kapasitas volume silinder 130 cc, dengan pendekatan efisiensi volumetris 90 % maka nilainya menjadi

90% ×130=117 cc

Written By

Amateur Full-Stack Developers and Full-Stack UI Designer • Powered by love and coffee • Portofolio on dribbble.com/sanengineer