Karburator

Karburator adalah sebuah alat yang mencampur udara dan bahan bakar untuk sebuah mesin pembakaran dalam. Karburator masih digunakan dalam mesin kecil dan dalam mobil tua atau khusus seperti yang dirancang untuk balap mobil stok. Kebanyakan mobil yang diproduksi pada awal 1980-an telah menggunakan injeksi bahan bakar elektronik terkomputerisasi. Mayoritas sepeda motor masih menggunakan karburator dikarenakan lebih ringan dan murah, tetapi pada 2005 sudah banyak model baru diperkenalkan dengan injeksi bahan bakar.

Sejarah dan Pengembangan

Karburator pertama kali ditemukan oleh Karl Benz pada tahun 1885 dan dipatenkan pada tahun 1886. Pada tahun 1893 insinyur kebangsaan Hungaria bernama János Csonka dan Donát Bánki juga mendesain alat yang serupa. Adalah Frederick William Lanchester dari Birmingham, Inggris yang pertama kali bereksperimen menggunakan karburator pada mobil. Pada tahun 1896 Frederick dan saudaranya membangun mobil pertama yang menggunakan bahan bakar bensin di Inggris, bersilinder tunggal bertenaga 5 hp (4 kW), dan merupakan mesin pembakaran dalam (internal combustion). Tidak puas dengan hasil akhir yang didapat, terutama karena kecilnya tenaga yang dihasilkan, mereka membangun ulang mesin tersebut, kali ini mereka menggunakan dua silinder horisontal dan juga mendisain ulang karburator mereka. Kali ini mobil mereka mampu menyelesaikan tur sepanjang 1.000 mil (1600 km) pada tahun 1900. Hal ini merupakan langkah maju penggunaan karburator dalam bidang otomotif

Karburator umum digunakan untuk mobil berhahan bakar bensin sampai akhir 1980-an. Setelah banyak kontrol elektronik digunakan pada mobil, penggunaan karburator mulai digantikan oleh sistem injeksi bahan bakar karena lebih mudah terintegrasi dengan sistem yang lain untuk mencapai efisiensi bahan bakar.

Komponen Karburator

Salah satu komponen yang berperan penting pada sepeda motor yang masih menggunakan sistem bahan konvensional adalah karburator. Karburator berfungsi mencampur bahan bakar dengan udara dalam ukuran yang tepat (sesuai kebutuhan) untuk kemudian disalurkan ke dalam ruang bakar (silinder) dalam bentuk kabut. Di dalam karburator terdapat beberapa macam komponen yang memiliki fungsinya masing - masing. Dalam tulisan ini akan dijelaskan komponen karburator motor. Untuk komponen karburator mobil mungkin memiliki komponen yang lebih.

1. Mangkok Pelampung Karburator (Float Chamber). Mangkok pelampung karburator atau float chamber berfungsi untuk menampung sementara bahan bakar dari tangki sebelum di proses (dialirkan ke ruang pembakaran)
2. Pelampung (Float). Pelampung atau floater berfungsi untuk mengatur bahan bakar dalam ruang pelampung karburator agar permukaannya tetap sehingga tidak meluap dan masuk ke ruang pembakaran.
3. Jarum Pelampung / Katup Pelampung (Float Valve). Jarum Pelampung (Floater Valve) berfungsi mengatur masuknya bahan bakar ke dalam mangkok karburator. Klep / jarum pelampung ini juga akan menutup saluran suplai bahan bakar dari tangki, jika bahan bakar dalam ruang pelampung karburator sudah penuh.
4. Skep / Katup Gas (Throttle Valve). Skep / katup gas (throttle valve) berfungsi untuk Mengatur jumlah campuran bahan bakar dan udara yang akan dialirkan ke dalam ruang bakar (silinder).
5. Per Skep / Pegas (Throttle Valve Spring). Per skep / pegas (throttle valve spring) berfungsi untuk mengembalikan posisi skep / katup gas pada posisi terendah saat kabel gas dilepas (tidak digas).
6. Jarum Skep / Jarum Gas (Jet Needle). Jarum skep / jarum gas (jet needle) berfungsi mengatur besarnya semprotan bahan bakar dari main nozzle pada waktu motor digas dengan pembukaan katup ¼ sampai dengan ¾.
7. Pemancar Besar (Main Jet). Pemancar besar (main jet) berfungsi untuk mengontrol aliran bahan bakar sistem putaran menengah dan tinggi. Semakin besar ukuran semakin besar pula bahan bakar yang mampu dialirkan. Biasanya terletak dalam mangkok pelampung.
8. Pemancar Kecil / Stasioner (Slow Jet / Pilot Jet). Pemancar kecil / stasioner (slow jet / pilot jet) berfungsi untuk mengontrol aliran bahan bakar pada sistem putaran rendah dan menengah. Semakin besar ukuran semakin besar pula bahan bakar yang mampu dialirkan. Juga terletak di dalam mangkok pelampung.
9. Sekrup Gas (Throttle Screw). Sekrup gas atau throttle screw berfungsi untuk menyetel posisi skep sebelum digas. Terletak diluar bisa distel dengan obeng.
10. Sekrup Udara (Air Screw). Sekrup udara atau air screw berfungsi untuk mengatur banyaknya udara yang akan dicampur dengan bahan bakar. Juga terletak di luar bisa distel dengan obeng.
11. Katup Cuk (Choke Valve). Katup cuk (choke valve) berfungsi menutup udara luar yang masuk ke karburator sehingga gas menjadi kaya, digunakan pada waktu start.

Desain

Karburator dapat dikelompokan menurut arah aliran udara, barel dan tipe venturi. Tiap-tiap karburator mengkombinasikan ketiganya dalam desainnya.

Arah aliran udara

1. Aliran turun (downdraft), udara masuk dari bagian atas karburator lalu keluar melalui bagian bawah karburator.
2. Aliran datar (sidedraft), udara masuk dari sisi samping dan mengalir dengan arah mendatar lalu keluar lewat sisi sebelahnya.
3. Aliran naik (updraft), kebalikan dari aliran turun, udara masuk dari bawah lalu keluar melalui bagian atas.

Barel

Sebuah karburator bertenaga tinggi dengan 4 barrel.

Barel adalah saluran udara yang di dalamnya terdapat venturi.

1. Single barel, hanya memiliki satu barel. Umumnya digunakan pada sepeda motor atau mobil dengan kapasitas mesin kecil. Pada tipe ini semua kebutuhan bahan bakar pada berbagai putaran mesin dilayani oleh satu barel. Pada putaran mesin rendah, diameter venturi yang cenderung lebih besar dari tipe multi barel akan lebih lambat menghasilkan tenaga.
2. Multi barel, memimiliki lebih dari satu barel (umumnya dua atau empat barel), untuk memenuhi kebutuhan akan aliran udara yang lebih besar terutama untuk mesin dengan kapasitas mesin yang besar. Kecepatan aliran maksimal pada venturi karburator multi barel lebih kecil sehingga kerugian gesekannya pun lebih kecil.

Venturi

1. Venturi Tetap, pada tipe ini ukuran venturi selalu tetap. Pedal gas mengatur katup udara yang menentukan besarnya aliran udara yang melewati venturi sehigga menentukan besarnya tekanan untuk menarik bahan bakar.
2. Venturi bergerak, pada tipe ini pedal gas mengatur besarnya venturi dengan menggunakan piston yang dapat naik-turun sehingga membentuk celah venturi yang dapat berubah-ubah. Naik-turunnya piston venturi ini disertai dengan naik-turunnya needle jet yang mengatur besarnya bahan bakar yang dapat tertarik serta dengan aliran udara. Tipe ini disebut juga "tekanan tetap" karena tekanan udara sebelum memasuki venturi selalu sama.

Prinsip Kerja

Pada dasarnya karburator bekerja menggunakan Prinsip Bernoulli: semakin cepat udara bergerak maka semakin kecil tekanan statis-nya namun makin tinggi tekanan dinamis-nya. Pedal gas pada mobil sebenarnya tidak secara langsung mengendalikan besarnya aliran bahan bakar yang masuk kedalam ruang bakar. Pedal gas sebenarnya mengendalikan katup dalam karburator untuk menentukan besarnya aliran udara yang dapat masuk kedalam ruang bakar. Udara bergerak dalam karburator inilah yang memiliki tekanan untuk menarik serta bahan bakar masuk kedalam ruang bakar.

Kebanyakan mesin berkarburator hanya memiliki satu buah karburator, tetapi ada pula yang menggunakan satu karburator untuk tiap silinder yang dimiliki. Bahkan sempat menjadi trend modifikasi sepeda motor di Indonesia penggunaan multi-carbu (banyak karburator) namun biasanya hal ini hanya digunakan sebagai hiasan saja tanpa ada fungsi teknisnya. Mesin-mesin generasi awal menggunakan karburator aliran ke atas (updraft), dimana udara masuk melalui bagian bawah karburator lalu keluar melalui bagian atas. Keuntungan desain ini adalah dapat menghindari terjadinya mesin banjir, karena kelebihan bahan bakar cair akan langsung tumpah keluar karburator dan tidak sampai masuk kedalam intake manifold; keuntungan lainnya adalah bagian bawah karburator dapat disambungkan dengan saluran oli supaya ada sedikit oli yang ikut kedalam aliran udara dan digunakan untuk membasuh filter udara; namun dengan menggunakan filter udara berbahan kertas pembasuhan menggunakan oli ini sudah tidak diperlukan lagi sekarang ini.

Mulai akhir 1930-an, karburator aliran ke bawah (downdraft) dan aliran kesamping (sidedraft) mulai popouler digunakan untuk otomotif.

Operasional

Pada setiap saat beroperasinya, karburator harus mampu:

• Mengatur besarnya aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar
• Menyalurkan bahan bakar dengan jumlah yang tepat sesuai dengan aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar sehingga rasio bahan bakar/udara tetap terjaga.
• Mencampur airan udara dan bahan bakar dengan rata dan sempurna

Hal di atas akan mudah dilakukan jika saja bensin dan udara adalah fluida ideal; tetapi kenyataannya dengan sifat alami mereka, yaitu adanya viskositas, gaya gesek fluida, inersia fluida, dan sebagainya karburator menjadi sangat kompleks dalam mengatasi keadaan tidak ideal ini. Juga karburator harus tetap mampu memproduksi campuran bensin/udara yang tepat dalam kondisi apapun, karena karburator harus beroperasi dalam temperatur, tekanan udara, putaran mesin, dan gaya sentrifugal yang sangat beragam. Karburator harus mampu beroperasi dalam keadaan:

• Start mesin dalam keadaan dingin
• Start dalam keadaan panas
• Langsam atau berjalan pada putaran rendah
• Akselarasi ketika tiba-tiba membuka gas
• Kecepatan tinggi dengan gas terbuka penuh
• Kecepatan stabil dengan gas sebagian terbuka dalam jangka waktu yang lama

Karburator modern juga harus mampu menekan jumlah emisi kendaraan

Dasar

Karburator pada dasarnya merupakan pipa terbuka dikedua ujungnya, dalam pipa ini udara bergerak menuju intake manifold menuju kedalam mesin/ruang bakar. Pipa ini berbentuk venturi, yaitu dari satu ujung permukaannya lebar lalu menyempit dibagian tengah kemudian melebar lagi di ujung satunya. Bentuk ini menyebabkan kecepatan aliran udara meningkat ketika melewati bagian yang sempit.

Pada tipe venturi tetap, diujung karburator dilengkapi dengan katup udara berbentuk kupu-kupu yang disebut sebagai throttle valve (katup gas), yaitu semacam cakram yang dapat berputar untuk menutup dan membuka pergerakan aliran udara sehingga dapat mengatur banyaknya campuran udara/bahan bakar yang masuk dalam ruang bakar. Banyaknya campuran udara/bahan bakar inilah yang menentukan besar tenaga dan/atau kecepatan gerak mesin. Pedal gas, atau pada sepeda motor, grip gas dihubungkan langsung dengan katup ini melalui kabel. Namun pada tipe venturi bergerak, keberadaan katup ini tidak ditemukan karena yang mengatur besarnya aliran udara/bahan bakar adalah ukuran venturi itu sendiri yang dapat berubah-ubah. Pedal atau grip gas dihubungkan dengan piston yang mengatur celah sempit dalam venturi

Bahan bakar disemburkan kepada aliran udara melalui saluran-saluran kecil yang terdapat dalam ruang sempit dalam venturi. Tekanan rendah dari udara yang bergerak dalam venturi menarik bahan bakar dari mangkuk karburator sehingga bahan bakar ini tersembur dan ikut aliran udara. Saluran-saluran ini disebut jet.

Aliran bahan bakar dan udara

Aliran campuran bahan bakar dan udara pada putaran rendah. menengah dan tinggi untuk kondisi karburator motor normal adalah

• Pada putaran idle stasioner langsam maka yang bekerja adalah aliran bahan bakar dan udara di pilot jet, sekrup gas dan sekrup udara.
• Pada putaran menengah maka yang bekerja adalah aliran bahan bakar dan udara di pilot jet, sekrup gas dan sekrup udara, silinder skep, jarum skep, main jet.
• Pada putaran tinggi maka yang bekerja adalah aliran bahan bakar dan udara di silinder skep, jarum skep dan main jet.

Bila komponen pilot jet lepas, mesin motor pada putaran stasioner susah dihidupkan tetapi pada putaran menengah keatas bisa berfungsi, harus di gas tinggi jadinya meraung raung. Bila main jet lepas maka putaran stasioner normal, digas malah mati.

Karburator Arus Naik dan Karburator Arus Turun

• Karburator arus naik adalah Bahan bakar gas (bensin dan udara) masuk ke dalam silinder bergerak mulai dari bawah ke atas, gerakan naik ke atas sangat sukar dicapai oleh bensin, sebab bensin mempunyai berat tertentu, maksudnya walaupun bensin dapat bergerak naik, tetapi akan tetap turun ke bawah. Akibatnya tidak dapat mencapai suatu campuran bahan bakar gas yang sempurna. Sistem karburator arus naik sudah jarang diterapkan pada mesin motor terbaru dan hanya digunakan pada motor tipe lama.
• Karburator Arus Turun terdiri dari suatu pipa atau saluran ditengah-tengah dari saluran ada ruangan yang diperkecil dan ruangan ini disebut venturi/pengabut.

Di bagian atas dari pengabut terpasang katup yang disebut katup cuk, pada katup cuk dilengkapi dengan katup kecil yang disebut klep cuk otomatis, dibagian bawah pengabut terdapat klep juga yang disebut klep gas. Katup cuk selama tidak digunakan harus selalu pada posisi terbuka dan keadaan katup gas selalu dalam keadaan posisi tertutup.

Dari saluran pengabut yang berdekatan dilengkapi ruangan bensin, ruangan ini terkenal dengan nama kamar pengapung atau ruangan pengapung. Ruang pengapung berguna untuk bensin dan di dalam ruang pengapung terdapat sebuah pengapung yang selalu bekerja sama dengan jarum pengapung. Jarum pengapung terpasang pada suatu rumah khusus.

Pada pengabut atau di dalam ruangan pengabut terdapat 3 macam pemancar, yaitu: pemancar kompensasi (pemancar udara),, pemancar utama dan pemancar percepatan. Adakalanya pemancar utama disatukan dengan pemancar kompensasi, jadi untuk macam konstruksi ini hanya pada ruangan pengabut terdapat 2 buah pemancar.

Campuran antara bensin dengan udara di dalam karburator

Ada tiga jenis pencampuran bensin dengan udara pada karburator. Yaitu:

• Campuran Normal. Campuran normal memiliki komposisi perbandingan antara bensin dan udara sebesar 1: 15. (dimana 1 gram bensin dicampur dengan 15 gram udara sesuai teoretis).
• Campuran Gemuk / Kaya. Campuran gemuk atau kaya memiliki komposisi perbandingan antara bensin dan udara sebesar 1: 11.
• Campuran Kurus / Miskin. Campuran kurus atau miskin memiliki komposisi perbandingan antara bensin dan udara sebesar 1: 19.

Tujuan penyetelan karburator adalah untuk mendapatkan campuran yang sesuai atau normal.

• Tinggi rendahnya pelampung / float.
• Tinggi rendahnya jarum skep / jet needle.
• Banyaknya putaran baut udara / air screw.

Perbaikan karburator

Bila mogok tidak bisa dihidupkan, masuk gigi satu, lalu digas mati atau dalam perjalanan mesin "mbrebet", kemungkinan karburator dalam keadaan dingin atau karena kehujanan sehingga kemasukan air atau embun uap air. Bisa juga karena karena debu, pasir, tanah atau lumpur yang melekat pada needle jet jarum skep. Bila masih rusak, bisa jadi disebabkan masalah pada sistem pengapian, lindungi karburator dari air hujan atau perbaiki karburator termasuk skep dan jarumnya. Penggantian karburator baru juga dapat dilakukan boleh dengan karburator model vakum.

Setelan karburator yang tidak benar bisa menjadi penyebab borosnya bahan bakar atau mogoknya mesin kendaraan, seperti sperpart di dalam karburator sudah banyak yang mengalami kerusakan atau aus, dudukan pemancar longgar, pipa vakum yang mengalami kebocoran. Selain itu saluran bensin dan saringan udara yang tersumbat oleh kotoran dan debu pada karburator juga bisa menjadi penyebabnya.

Kelebihan dan kekurangan

Kelebihan

• Komponennya sederhana dan mudah dibongkar pasang,
• Memungkinkan untuk mengatur kompisisi perbandingan bahan bakar dan udara sesuai kebutuhan mesin yang diinginkan,
• Lebih tahan terhadap kualitas bahan bakar yang tidak konsisten,
• Mudah dibersihkan dan dianalisis secara manual jika terjadi gangguan.

Kekurangan

• Sulit start saat dingin,maka disediakan tuas choke untuk memudahkan start dingin,
• Semprotan bahan bakar tidak stabil meskipun pada RPM konstan,
• Sulit untuk dikombinasikan dengan sistem elektronik yang menjadi tren kendaraan masa kini,
• Untuk mesin yang lebih dari satu silinder,pengaturan komposisi udara dan bahan bakar tiap silindernya akan sangat sulit.

Pranala luar

• Automotive 101
• automobile usata Turin University Study
• Kelebihan dan Kekurangan Karburator