TKR ENGINE

Desain Prototype Head to Head Piston
Berbasis Aplikasi Superposisi Gelombang untuk Meredam Kebisingan
dan Meningkatkan Power Mesin Kendaraan
A. Latar Belakang
Pertumbuhan pola hidup masyarakat terutama di daerah urban
dan perkotaan telah meningkatkan laju konsumsi energi dan
menyebabkan degradasi lingkungan yang signifikan. Kecenderungan
peningkatan jumlah kendaraan bermotor adalah berdampak pada
meningkatnya kebisingan dan paparan getaran akibat aktivitas
transportasi. Kebisingan dapat menimbulkan gangguan terhadap
aktivitas sehari-hari manusia; menimbulkan stres dan berdampak
terhadap gangguan pendengaram (Parkin dkk, 1971).
Seiring dengan kebutuhan pembangunan, penggunaan
peralatan industri yang menimbulkan kebisingan dan getaran di negara
berkembang termasuk Indonesia, semakin lama akan semakin
bertambah. Hal ini perlu diantisipasi untuk mencegah kerugian sumber
daya manusia, salah satunya adalah dengan meredam getaran dan
suara (Suandika, 2007). Bahkan Pemerintah Indonesia, melalui SK
Menteri Negara Lingkungan Hidup No: Kep. 48/MENLH/XI/1996,
tanggal 25 November 1996, tentang kriteria batas tingkat kebisingan
untuk daerah pemukiman mensyaratkan tingkat kebisingan maksimum
untuk outdoor adalah sebesar 55 dBA.
Masalah kebisingan memang sudah menjadi suatu masalah yang
perlu segera dicari solusinya. Banyak penemuan-penemuan mutakhir
yang telah berhasil mengurangi intensitas kebisingan tersebut,
misalnya dengan filtrasi, sound barier, superposisi gelombang, dan
sebagainya.
Superposisi gelombang pada program kali ini muncul akibat
adanya getaran dari dua piston yang bergerak saling berlawanan dalam
satu silinder dengan material (piston dan silinder) yang sama. Jika
getaran yang dihasilkan oleh piston pertama memiliki fase 0
piston kedua akan memiliki
pertama, sehingga jika getaran dari piston pertama dan kedua
dijumlahkan dengan metode superposisi gelombang, maka secara teori
akan dihasilkan intensitas sebesar 0 dB (senyap).
B. Tinjauan Pustaka
Prinsip Kerja Mesin
Cara kerja mesin 4 langkah (4 tak) ada empat macam yaitu:
langkah hisap, langkah kompresi, langkah pembakaran dan langkah
buang.
Langkah hisap. Piston bergerak kebawah (gambar 1), katup
hisap terbuka dan katup buang menutup. Campuran udara da
bakar dihisap masuk (melalui katup hisap).
Langkah kompresi. Piston akan bergerak ke atas, kedua katup
menutup, sehingga udara dan bahan bakar akan dimampatkan.
fase yang berlawanan 180 dengan piston
Empat Langkah
Gambar 1. Langkah Hisap Piston.
, maka
dan bahan
Gambar 2. Langkah Kompresi
Langkah pembakaran. Sesaat sebelum piston mencapai puncak
busi memercikan bunga api dan membaka campuran oksigen dan
udara. Tekanan meningkat dan mendorong piston kebawah (kedua
katup menutup). Daya mekanik inilah yang dimanfaatkan untuk
menggerakan mesin.
Gambar 3. Langkah Pembakaran
Langkah buang. Setelah piston mencapai akhir dari langkah,
katup buang membuka piston bergerak keatas mendorong sisa
pembakaran keluar menuju knalpot.
Gambar 4. Langkah Buang
Siklus ini terus berulang (piston bergerak ke atas dan ke
bawah). Gerakan piston ke atas dan ke bawah ini dimanfaatkan dengan
cara merubahnya menjadi gerakan memutar dan dihubungkan ke gear
box.
Komponen-komponen mesin 4 tak antaralain: busi berfungsi
untuk memercikaan api; katup berfungsi untuk menutup menutup
lubang silinder; piston berfungsi untuk mengatur volume ruang
pembakaran; batang penghubung berfungsi untuk menghubungkan
piston dengan crankshaft; cranckshaft merubah gerakan naik turun
piston (vertikal) menjadi gerakan memutar.
Superposisi Gelombang
Superposisi Gelombang adalah penjumlahan dua gelombang
atau lebih yang dapat melintasi ruang yang sama tanpa ada
ketergantungan satu gelombang dengan yang lain. Bila ada dua atau
lebih gelombang maka fungsi gelombang totalnya adalah superposisi
linear dari masing-masing gelombang. Elastisitas medium akan
mempengaruhi bentuk gelombang yang dihasilkan.
Gambar 5.
Superposisi dua atau lebih gelombang harmoni
dengan perbedaan frekuensi yang kecil dan
Gambar 6. Kecepatan grup
Prinsip Aksi Reaksi Gaya pada Gerakan Berlawanan
Jika sebuah benda bergerak saling berlawanan yang terhubung
dengan tali, maka gaya
dua benda tersebut berlaku gaya yang sama, maka praktis kedua benda
tersebut akan berada pada posisi diam.
di atas, jika piston bergerak saling berlawanan
gelombangnya akan saling meniadakan, namun energi kinetiknya akan
saling menguatkan. Oleh karena itu
sama dalam 1 silinder yang bergerak berlawanan akan menghasilkan
Visualisasi Superposisi Gelombang
harmonik
amplitudonya sama.
(garis putus-putus) dan kecepatan fase
gaya-gaya yang timbul akan saling meniadakan. Jika
sebut Analog dengan kasus tersebut
berlawanan, maka energi
itu, 2 piston dengan material yang
k dilakukan
) fase.
kebisingan mesin yang relatif kecil, serta dengan besarnya energi
kinetik yang dihasilkan akan semakin besar. Artinya, selain meredam
kebisingan mesin, juga akan meningkatkan power mesin kendaraan.
C. Daftar Pustaka
Anonim, 2010, www.baluanggara.wordpress.com, diakses pada 10:45
wib tanggal 25 Agustus 2010.
Anonim, 2010, www.motorpulsa.com, diakses pada 15:45 wib tanggal 15
September 2010.
Anonim, 2010, www.yamaha-vega.or.id, diakses pada 10:25 wib 24
September 2010.
Suandika, Mastria. 2007. Studi Awal Emisi Kebisingan Knalpot dengan
Profil Silinder yang Dubuat dengan Material Titanium dengen
Menggunakan Simulasi Metode Elemen Hingga. FT USU, Medan.
Parkin, P.H., and Humphreys, H.R.. 1971. Acoustics, Noise and Buildings,
Faber and Faber, London.