Sebagai seorang pemilik kendaraan roda dua alias sepeda motor, tentu sudah sering mendengar istilah “karburator”. Walau sudah tidak asing lagi dengan istilah ini, masih cukup banyak juga pemilik motor yang belum paham tentang fungsi peranti vital yang satu ini. Terutama kategori rider pemula yang awam permotoran, cara kerja karbu dan cara setting nya sering jadi bingung.
Berikut uraian dasar tentang cara kerja karburator motor yang dirangkum dari berbagai sumber dan referensi, mudah mudahan dapat membantu sesama newbie yang belum begitu paham tentang cara kerja karburator.
1. Fungsi Karburator
Sebagai mesin bakar, kita tahu bahwa motor kita ini perlu bahan bakar untuk bisa menyala dan beroperasi (selain juga adanya kompresi dan api). Nah karburator inilah otak utama yang bertanggung jawab pada pasokan/supply bahan bakar untuk kelangsungan operasional mesin motor kita. Pengertian ‘bahan bakar’ disini bukan hanya sekedar bensin, melainkan dalam bentuk campuran bensin + udara dalam komposisi tertentu. Makanya anda tak bisa menyalakan mesin dengan cara mengguyur / mengucurkan bensin langsung dari tangki ke dalam ruang bakar mesin. Bukannya idup, yang ada malah basah kuyup motor kita.
Di sinilah peran karburator dibutuhkan, karena karburator dirancang untuk memproduksi campuran bensin + udara yang SIAP dibakar diruang bakar mesin, ready to burn. Yaitu dengan cara memecah bensin yg ada dimangkuk karbu menjadi partikel partikel kecil (dikabutkan seperti halnya sistem spray pada semprotan parfum / obat anti serangga) lalu mencampur-nya dengan partikel oksigen dari udara luar, baru kemudian mengirimkan campuran siap bakar ini ke dalam mesin. Jrengg….nyala deh motor.
2. Mixture Ratio / Air Fuel Ratio (AFR)
Untuk bisa dibakar dengan baik, bensin dan udara harus dicampur dalam jumlah perbandingan atau komposisi tertentu, istilah kerennya Mixture Ratio atau Air Fuel Ratio (AFR). Komposisi atau perbandingan udara+bensin yang ideal untuk pembakaran mesin menurut teori adalah 14,7gr udara untuk setiap 1gr bensin (14,7 : 1). Walau pada prakteknya, tidak mungkin selalu mendapatkan angka yg tetap karena kondisi internal mesin dan juga kondisi eksternal lingkungan yg dinamis alias dapat berubah-ubah yang berpengaruh pada suplai mixture karburator, sehingga rentang 12: 1 sampai dengan 15:1 sudah bisa dikategorikan ideal.
Komposisi ideal artinya komposisi bensin+udara yang memungkinkan bisa dibakar di mesin tanpa meninggalkan sisa bensin atau sisa udara yg tidak terbakar, dengan kata lain Terbakar tuntas. Dari sinilah kemudian timbul istilah populer yang sering kita dengar di pembahasan soal seting karbu; yaitu “setingan basah vs setingan kering” atau “campuran kaya vs campuran miskin”. Itu bukan ngomongin musim hujan atau banyak banyakan duit ya.
Setingan basah (rich mixture) artinya komposisi udara lebih sedikit dari kondisi ideal, misalnya 10gr udara :1gr bensin (AFR 10:1). Setingan kering (lean mixture) artinya komposisi udara lebih banyak dari kondisi ideal, misalnya 17gr udara :1gr bensin. Setingan kebasahan membuat terlalu banyak bensin dibanding udara yang masuk ke mesin, sehingga pada saat pembakaran meninggalkan sisa bensin yang belum terbakar. Setingan kekeringan ya sebaliknya, pada saat pembakaran meninggalkan sisa udara yang gagal dibakar didalam mesin. Oleh karena itu, usaha untuk mendapatkan komposisi campuran udara+bensin Ideal inilah sesungguhnya yg jadi tujuan utama dari “setting karburator’ atau disebut juga JETTING.
Lalu bagaimana caranya kita bisa tahu bahwa campuran bensin udara karburator kita sudah ideal ? Memang ada alat ukurnya yang disebut AFR Meter, tapi karena tak banyak orang punya alat ini, sebagian besar rider atau tuner lebih sering mendiagnosis AFR dengan mengenali dan merasakan langsung gejalanya di mesin, juga dengan bantuan membaca kondisi penampakan busi.
3. Prinsip Kerja Karburator
Prinsip kerja karburator sebenarnya cukup sederhana yaitu dengan memanfaatkan dua prinsip dasar :
a. Prinsip tekanan udara / atmospheric pressure.
Mungkin pemirsa masih ingat sedikit pelajaran IPA entah itu waktu sd, smp atau sma, yang menyebutkan bahwa udara akan berpindah atau mengalir dengan sendirinya dari suatu tempat yg bertekanan lebih tinggi menuju tempat yg bertekanan lebih rendah. Nah, pada mesin 4 tak alias 4 langkah, kevakuman / tekanan rendah tercipta didalam ruang silinder pada saat langkah hisap (piston bergerak dari titik mati atas/TMA ke Titik Mati Bawah/TMB). Karena tekanan udara diluar silinder lebih tinggi, maka udara akan bergerak dari luar melewati lorong karburator, melewati intake, saluran porting, dan klep IN yang sedang terbuka menuju silinder dan kemudian mengisi ruang disana sehingga akhirnya tekanan udara didalam silinder kembali seimbang dengan tekanan udara diluar silinder. Nah udara yang bergerak mengalir dari luar melewati lorong karburator inilah yang kemudian dipakai sebagai media transportasi untuk mengangkut atau membawa serta kabut bensin yang diproduksi karburator.
b. Prinsip efek venturi (Venturi Effect)
Lorong / saluran utama didalam karburator disebut sebagai Venturi. Venturi memiliki beberapa ukuran seperti misalnya Karbu standar Satria FU (Mikuni BS26) yang memiliki diameter venturi 26mm, atau karbu Keihin PE28 yang memiliki diameter venturi 28mm.
Lorong karbu dirancang lebih lebar di moncong karbu dan menyempit didalam supaya aliran udara dapat bergerak cepat saat memasuki venturi. Karena aliran udara akan bergerak semakin cepat saat harus melewati ruang yang lebih sempit. Seperti halnya aliran air pada sungai yang semakin deras saat memasuki bagian sungai yang menyempit. Atau air yang memancar lebih deras pada selang yang lebih kecil. Kaidah fisika juga menyatakan bahwa semakin cepat flow atau aliran udara disuatu ruang, maka tekanan udara nya justru semakin turun didalam ruang tersebut. Berdasarkan prinsip ini, udara yang bergerak cepat sepanjang lorong venturi menyebabkan tekanan udara didalam lorong venture menjadi turun, lebih rendah dari tekanan udara normal didalam mangkok karbu (nilai atmospheric pressure normal berkisar 15psi, makanya ada lubang Ventilasi di mangkok karbu untuk menjaga tekanan tetap normal didalam mangkuk).
Nah, perbedaan tekanan di lorong venturi dengan di dalam mangkuk karbu ini memungkinkan bensin dari mangkok seperti terhisap mengalir naik keatas menuju lorong venturi dan ikut tercampur dengan aliran udara disana menuju mesin.
4. Tipe dan Konstruksi Karburator
Ada dua jenis tipe karburator yg paling sering kita temui yaitu Tipe karburator Vakum (Constant Velocity Carburetor) contohnya ya karbu standar FU, Mikuni BS26. Dan satu lagi yaitu tipe karburator konvensional atau disebut juga Karbu Skep (Slide Carburetor / Variable Venturi Carburetor), contohnya adalah karbu Keihin PE28, PWK28, Mikuni VM28, dsb.
Dua tipe karburator ini sebetulnya tetap bekerja berdasarkan prinsip yang sama seperti yang dijelaskan di bab diatas (prinsip tekanan udara dan venturi effect), hanya saja ada sedikit perbedaan pada mekanisme pengaturan naik turun skep nya. Karbu konvensional naik turun skep langsung terhubung kabel dengan grip gas, sedangkan di karbu vakum, naik turun skep tidak langsung terhubung grip gas, tetapi melalui perantara katup kupu-kupu terlebih dahulu. Untuk selanjutnya, supaya lebih mudah dipahami, ilustrasi gambar yang saya pakai akan lebih banyak mencomot dari tipe karburator konvensional / skep karena saya rasa lebih sederhana dan bisa lebih mudah dicerna oleh pembaca.
Seperti kita tahu, operasional sepeda motor kita ini digunakan secara dinamis. Kadang santai, Kadang buru buru. Kadang pelan, kadang ngebut. Kadang dipanteng, kadang dibejek. Pokoknya bervariasi lah. Setiap perbedaan penggunaan ini tentunya membutuhkan jumlah suplai bahan bakar yang bervariasi pula. Kecepatan tinggi tentu membutuhkan supply bahan bakar lebih banyak dibanding pada kecepatan rendah, demikian juga sebaliknya.
Untuk itulah konstruksi karburator dirancang oleh insinyur-nya sedemikian rupa supaya dapat memenuhi supply bahan bakar secara dinamis menyesuaikan dengan kebutuhan penggunaan mesin yang bervariasi itu. Didalam karburator terdapat beberapa jalur atau istilah teknisnya disebut ‘metering circuit’, yaitu jalur jalur yg berfungsi untuk “metering” atau mengatur jumlah debit bensin+udara yang akan dikirim ke mesin. Untuk kepentingan praktis pembahasan disini, kita akan persempit mekanisme metering circuit ini menjadi hanya dua sirkuit saja yg paling penting untuk keperluan setting yaitu Pilot circuit dan Main Circuit. Sebetulnya ada yg lain seperti misalnya Starter Circuit, tapi hanya dimaksudkan untuk mempermudah pembakaran saat kondisi mesin dingin, sehingga kita kesampingkan saja dulu.
Lalu bagaimana sebuah karburator dapat menentukan circuit mana yang harus diaktifkan untuk melayani mesin motor yang selalu dinamis? Yaitu dengan mengacu pada angkatan skep yang naik turun sesuai pelintiran grip gas. Perlu ditekankan disini bahwa sirkuit mana yang berperan akan ditentukan oleh seberapa tinggi angkatan skep (seberapa dalam anda membuka grip gas pada saat itu), bukan ditentukan oleh putaran mesin /RPM.
Istilah putaran rendah, sedang atau tinggi bukanlah merupakan ‘sebab’, melainkan sebuah ‘akibat’ atau efek dari variasi jumlah bahan bakar yang masuk ke mesin. Posisi angkatan skep lah yang sesungguhnya berfungsi sebagai pengatur hambatan/restriksi aliran udara yang bisa melewati lorong venturi karbu, dengan sendirinya jg mengatur tekanan udara rendah yg dibutuhkan untuk menarik bensin keluar dari mangkuk.
5. Pilot Circuit
Berperan dari bukaan 0 (Langsam) s.d. ¼ bukaan skep. Pilot circuit juga sering disebut sebagai Low Speed System, karena sangat terasa pengaruhnya pada saat motor dikendarai di kecepatan rendah. Bagian-bagian dari pilot circuit adalah :
- Pilot Jet, berfungsi sebagai jalur keluarnya bensin dari mangkuk ke venturi. Tersedia dengan berbagai nomor ukuran lubang. Semakin besar ukurannya, semakin banyak pula jumlah bensin yang bisa melalui pilot jet. Misalnya Pilot jet karbu standar FU berukuran 12,5.
- Air Jet atau Air Bleed, berfungsi sebagai jalur masuknya udara dari moncong karbu yang akan dicampur dengan bensin dari pilot jet. Jumlah udara yang bisa melewati saluran air jet diatur oleh sebuah sekrup pengatur (adjustment screw). Biasanya ada 3 jalur airbleed di moncong karbu, satu suplai ke pilot jet, satu ke main jet, dan satu lg ke sistem chuk. Sebagai contoh dapat dilihat di foto moncong karbu Shengwei yang merupakan replika dari Mikuni VM30.
- Air Screw, Sebuah skrup pengatur (adjustment screw) yang menutup dan membuka jalur lewatnya udara di air bleed yang menuju ke pilot jet. Namun perlu diketahui bahwa ada dua jenis adjustment screw. Yang pertama ya air screw ini, biasanya ada di karburator motor 2 tak seperti Keihin PE28, PWK 28 dsb. Air screw terletak di samping mangkuk dekat moncong karbu. Sedangkan di karbu motor 4 tak seperti karbu vakum FU, disebutnya Fuel Screw, bukan air screw. Karena fungsinya memang sudah bukan hanya mengatur udara, melainkan mengatur debit bensin yg sudah dalam bentuk mixture (sudah tercampur udara). Posisi skrupnya juga beda, terletak didekat venturi /manifold, bukan di dekat moncong udara.
- Coakan skep atau slide cutaway. Pada praktek setting karbu pada umumnya, bagian ini jarang sekali disentuh atau dirubah rubah, biasanya dipercayakan pada kondisi standarnya. Coakan skep adalah bagian terbuka dipantat skep. Walau skep tertutup penuh, bagian ini tetap memberi ruang buat udara untuk masuk. Semakin besar coakan atau cutaway nya, semakin banyak udara yang masuk dan semakin kering campuran mixture. Efek perubahan cutaway terasa di 1/8 sampai 1/4 skep, bahkan sampai 1/2 bukaan skep sebagai transisi ke putaran tengah. Namun karena lazimnya part ini dibiarkan standar, maka tidak akan dibahas detail di artikel ini.
Bagaimana sih sesungguhnya mekanisme Pilot Circuit ini bekerja ?
Pada saat skep masih tertutup penuh dari langsam sampai dengan tinggi angkatan ¼, pada saat itu hanya ada sedikit celah saja dibawah skep yang tersedia udara mengalir di lorong karbu. Aliran udara yang sedikit ini tidak cukup menciptakan tekanan rendah di lorong karbu yang dibutuhkan untuk menarik bensin keluar dari jalur utama main jet. Untuk itu, diperlukan jalur circuit khusus yang bisa tetap mensuplai mixture ke mesin, yaitu jalur pilot jet dari mangkuk untuk mensuplai bensin, dikombinasi dengan jalur air bleed dari moncong karbu yang mensuplai udara untuk memudahkan pengabutan bensin.
Jumlah bensin diatur ukuran pilot jet, jumlah udara diatur bukaan sekrup setelan angin / air screw. Muara jalur ini keluarnya di dekat venturi / arah manifold dengan 2 lubang keluar, yaitu lubang pilot outlet yang terletak diluar bibir skep, dan lubang by pass yang terletak persis didalam bibir skep. Dengan begitu, pilot outlet tidak terpengaruh walaupun skep tertutup penuh. Dengan hanya mengandalkan hisapan kevakuman ruang silinder mesin, pilot outlet tetap mampu mengalirkan suplai mixture yang dibutuhkan mesin untuk menyala. Tapi ketika skep sedikit diangkat/terbuka (langsam), aliran udara dari lorong mulai bertambah masuk dari celah skep. Pada kondisi ini, suplai bensin dari pilot outlet saja tidak cukup untuk mengimbangi jumlah udara, untuk itu kekurangan suplai bensin dibantu oleh tambahan pasokan dari lubang bypass.
Mekanisme lebih lengkap dari pilot circuit dapat ditelaah dari diagram berikut ini
6. Main Circuit
Berperan dari ¼ bukaan skep sampai Full throttle (gas poll). Main circuit atau sirkuit utama juga biasa disebut sebagai High Speed System, karena sangat terasa pengaruhnya dari kecepatan menengah sampai kecepatan puncak. Bagian – bagian dari Main circuit terdiri dari :
- Jarum Skep (Jet Needle) : Part satu ini pasti sudah tidak asing lagi buat pemirsa.Sesuai namanya ya bentuknya memang seperti jarum, batang panjang yang meruncing pada ujungnya. Jarum skep berfungsi sebagai pembuka dan penyumbat jalur keluar bensin dari main jet ke venturi. Pada beberapa jenis karburator, jarum skep dilengkapi dengan setelan klip di pangkalnya untuk mengatur ketinggian jarum, yang berpengaruh pada clearance (celah) diantara jarum dan penampangnya yang nantinya akan menjadi jalan lewat bensin dari main jet ke venture. Selain setelan ketinggian klip, celah atau clearance ini juga dipengaruhi oleh profil atau bentuk jarum skep. Diantaranya diameter jarum (gemuk vs kurus), taper /keruncingan jarum (landai vs curam), dirancang secara presisi oleh pembuat karbu sehingga perbedaan sekian micron pun berpengaruh pada clearance nya.
- Nosel (Needle Jet) :adalah pasangan dari Jarum skep. Nosel ini berbentuk pipa yang berfungsi sebagai penampang/sarung/selongsong atau lintasan bagi jarum skep yg bergerak naik turun didalam nosel. Seperti halnya coakan skep (cutaway), nosel juga jarang dirubah rubah atau disentuh pada saat setting karbu. Karena memang jarang ada part penggantinya. Berbeda dengan pasangannya yaitu jarum skep, mudah didapatkan jarum ‘racing’ yang bisa diaplikasi untuk mengganti jarum standarnya.
- Main Jet : adalah pintu keluar utama bensin dari mangkuk karbu. Main jet terhubung langsung ke nosel. Jika pilot jet berperan di kecepatan rendah, maka main jet berperan untuk kecepatan tinggi. Seperti halnya pilot jet, Main jet juga memiliki berbagai nomor ukuran. Semakin besar ukuran mainjet, semakin banyak debit bensin yang dapat disalurkan. Contoh ukuran Main Jet standar karbu FU adaah 110.
Bagaimana mekanisme Main Circuit alias sirkuit utama ini bekerja ?
Pada saat gas dipelintir lebih dalam, skep naik diatas ¼ angkatan, membuka pintu aliran udara menjadi lebih deras di lorong karbu. Tekanan rendah yang tercipta pada kondisi ini memadai untuk menarik bensin naik dari mangkuk melalui jalur main jet. Pada operasional kecepatan menengah ini, seberapa banyak jumlah bensin yang bisa naik keluar ke venturi akan ditentukan oleh celah clearance sumbatan jarum skep didalam nosel. Semakin naik jarum skep, semakin lapang pula jalan keluar bensin dari main jet. Sampai akhirnya ketika skep naik melebihi ¾ angkatan (full throttle), jarum skep terangkat sepenuhnya dari nosel, memberi ruang bebas tanpa hambatan untuk jalur bensin dari main jet. Sehingga pada kondisi gaspol atau full throttle ini, jarum skep sudah tidak lagi berfungsi, debit bensin hanya tinggal dibatasi ukuran main jet saja.
Perlu juga diketahui bahwa pada main circuit pun ada jalur air jet terpisah yg mengalirkan sebagian udara dari moncong karbu terhubung ke jalur main jet/nosel, tapi air jet ini tidak bisa diatur oleh skrup airscrew seperti halnya jalur air jet yang terhubung ke pilot jet. Jadi sebelum sampai ke venturi, bensin yang melalui main jet dan nosel sudah dicampur terlebih dahulu (dikabutkan) dengan udara yang disuplai dari jalur air jet. Baru kemudian mixture ini bergabung dengan aliran udara di lorong karbu/venturi.
Pemirsa, berhubung saya sudah tak punya karbu Keihin PE28 yang populer untuk contoh artikel, dirumah adanya cuma karbu china yang nemplok di Satria FU saya. Jadi saya ambil saja foto fotonya untuk artikel ini, mudah2an dapat lebih memperjelas contoh ilustrasi part part didalam karburator.
Walau sederhana, peran peranti satu ini memang vital. Pemahaman tentang dasar logika karburator ini menurut saya perlu sekali dipahami oleh seorang rider atau bikers. Dengan memahami cara kerja dasarnya, setidaknya kita dapat lebih mudah mendiagnosis dan mencari solusi ketika ada masalah pada performa karbuartor motor kita.
Terkait setting atau jetting karburator, saya rasa akan terlalu panjang kalau dibahas disini. Walaupun saya juga masih kurang pengalaman soal setting karburator, tapi biarlah nanti di kesempatan berikutnya saya akan coba menulis tentang dasar-dasar setting karburator motor yg bisa diterapkan sendiri oleh rider awam seperti halnya saya sendiri.
.
