MOTOR BAKAR
- A. PENGERTIAN MESIN
Motor bakar adalah mesin atau pesawat yang menggunakan energi termal
untuk melakukan kerja mekanik, yaitu dengan cara merubah energi kimia
dari bahan bakar menjadi energi panas, dan menggunakan energi tersebut
untuk melakukan kerja mekanik. Energi termal diperoleh dari pembakaran
bahan bakar pada masin itu sendiri. Jika ditinjau dari cara memperoleh
energi termal ini (proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar
dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu
- motor pembakaran luar (external combustion engine)
yaitu suatu motor bakar dimana proses pembakaran atau perubahan
energi panas dilakukan diluar dari mekanisme/konstruksi mesin, dan dari
ruang pembakaran energi panas tersebut dialirkan ke konstruksi mesin
melalui media penghubung. Contoh aplikasinya adalah pada : -mesin uap /
turbin uap
- Motor pembakaran dalam (internal combustion engine) yaitu h suatu
motor bakar dimana proses pembakaran atau perubahan energi panas
dilakukan didalam konstruksi mesin itu sendiri, dan tempat terjadinya
proses pembakaran itu disebut ruang bakar (combustion chamber). Contoh
aplikasinya adalah pada :
- motor bensin
- motor diesel
- mesin jet

Berdasarkan pada prinsip kerja atau proses kerjanya dibagi menjadi 2 macam yaitu
- Prinsip kerja motor 2 tak
- Prinsip kerja motor 4 tak
Penjelasan dari jenis motor berdasarkan cara kerjanya akan dijelaskan lebih lanjut di BAB berikutnya.
- B. BAGIAN BAGIAN MOTOR BAKAR
Secara garis besar untuk motor pembakaran dalam memiliki beberapa
komponen penting, khususnya adalah pada konstruksi mesin mobil atau
sepeda motor tersebut ada tiga bagian utama, yaitu: 1) Bagian
kepala silinder (cylinder kead) yang dilengkapi dengan tutup kepala
silinder. 2) Bagian blok silinder (cylinder block) merupakan bentuk
dasar dari mesin. 3) Bagian bakengkol (crank case) tempat untuk
pelumas dan rumah komponen.
- 1. Bagian Kepala Silinder
Kepala silinder terbuat dari besi tuang, cast iron atau almunium yang
terletak diatas blok mesin. bagian bawah kepala silinder diberi bentuk
cekung untuk ruang bakar, satu lubang untuk busi dan dua lubang untuk
mekanik katup (Untuk 4 tak), tetapi untuk 2 tak, hanya sebagai penutup
kepala silinder yang berfungsi untuk ruang bakar dan tempat busi.

Gambar kepala silinder 4 tak
- 2. Bagian Blok Silinder (Cylinder Block)
Blok silinder (cylinder block) juga terbuat dari besi tuang atau
almunium paduan, maksudnya untuk mengurangi berat dan menambah panas
radiasi. Disini terdapat lubang silinder yang diberi lapisan khusus
(cylinder liner) untuk mengurangi keausan silinder, karena gesekan naik
turunnya torak atau piston.
3. Bagian Engkol (Crank Case)
Crankcase (bak engkol) biasanya terbuat dari aluminium die casting
dengan sedikit campuran logam. terletak di bawah blok silinder dan Bak
engkol fungsinya sebagai rumah dari komponen yang ada di bagian
dalamnya, yaitu komponen Generator atau alternator untuk pembangkit daya
tenaga listriknya sepeda motor, Pompa oli, Gigi persneling atau gigi
transmisi (pada sepeda motor) dan Poros engkol yang berfungsi mengubah
gerakan piston menjadi gerakan putar (mesin) dan meneruskan gaya kopel
(momen gaya) yang dihasilkan motor ke alat pemindah tenaga sampai ke
roda.

gambar bak engkol
C. JENIS MOTOR BERDASARKAN PRINSIP KERJANYA
1. MOTOR 4 TAK
Four stroke engine adalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah
tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun piston, dua kali
rotasi kruk as, dan satu putaran noken as (camshaft). Untuk memahami
prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik
otomotif :
- TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston
berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada
pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).
- TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisi piston
berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada
pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).
a. Prinsip kerja motor 4 langkah yaitu:
Untuk prinsip kerja motor 4 tak atau 4 langkah yaitu yang pertama
adalah langkah isap,kompresi, usaha buang, akan dijelaskan dibawah
1) Langkah Hisap
Sewaktu piston bergerak dari TMA ke TMB, maka tekanan diruang
pembakaran menjadi hampa (vakum). Perbedaan tekanan udara luar yang
tinggi dengan tekanan hampa, mengakibatkan udara akan mengalir dan
bercampur dengan gas. Selanjutnya gas tersebut masuk melalui katup masuk
yang terbuka mengalir masuk dalam ruang cylinder. Prosesnya adalah
a) Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati
Bawah (TMB). b) Katup buang tertutup dan katup masuk terbuka, bahan
bakar masuk ke silinder c) Tekanan negatif piston menghisap kabut
udara-bahan bakar masuk ke silinder
2) Langkah Kompresi
Setelah melakukan pengisian, piston yang sudah mencapai TMB kembali
lagi bergerak menuju TMA, dimana katup masuk dan katup buang tertutup,
ini memperkecil ruangan diatas piston, sehingga campuran udara-bahan
bakar menjadi padat, tekanan dan suhunya naik. Tekanannya naik kira-kira
tiga kali lipat. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA terjadi
letikan bunga api listrik dari busi yang membakar campuran udara-bahan
bakar. Prosesnya sebagai berikut : a) Piston bergerak kembali dari
TMB ke TMA b) Katup masuk menutup, katp buang tetap tertutup,
c) Bahan Bakar termampatkan ke dalam kubah pembakaran (combustion
chamber) sehingga suhu dan tekanan akan naik d) Sekitar +- 8 derajat
sebelum TMA , busi mulai menyalakan bunga api dan memulai proses
pembakaran
3) Langkah Tenaga
Dimulai ketika campuran udara/bahan-bakar dinyalakan oleh busi. Dengan
cepat campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang
tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan tendangan
balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke silinder bore.
Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak rotasi oleh poros
engkol. Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum menuju flywheel yang
bukan hanya menghasilkan tenaga, counter balance weight pada kruk as
membantu piston melakukan siklus berikutnya. Prosesnya sebagai berikut :
a) Ledakan tercipta secara sempurna di ruang bakar, dan Piston
terlempar dari TMA menuju TMB b) Katup masuk menutup penuh, katup
buang menutup tetapi menjelang akhir langkah usaha katup buang mulai
sedikit terbuka. c) Terjadi transformasi energi gerak bolak-balik
piston menjadi energi rotasi pada poros engkol
4) Langkah Buang (Exhaust stroke)
Pada langkah buang, piston bergerak dari TMB menuju TMA, katup masuk
tertutup dan katup buang terbuka, Langkah buang ini menjadi sangat
penting untuk menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan
efisien. Prosesnya adalah : a) Counter balance weight pada poros
engkol memberikan gaya untuk menggerakkan piston dari TMB ke TMA b)
Katup buang terbuka Sempurna, katup masuk menutup penuh c) Gas
sisa hasil pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust
menuju knalpot
b. Over laping
overlaping adalah sebuah kondisi dimana kedua katup masuk dan katup
buang berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang
hingga awal langkah hisap. Berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam
mesin pembakaran dalam. Adanya hambatan dari kinerja mekanis klep dan
inersia udara di dalam manifold, maka sangat diperlukan untuk mulai
membuka klep masuk sebelum piston mencapai TMA di akhir langkah buang
untuk mempersiapkan langkah hisap. Dengan tujuan untuk menyisihkan semua
gas sisa pembakaran, klep buang tetap terbuka hingga setelah TMA.
Derajat overlaping sangat tergantung dari desain mesin dan seberapa
cepat mesin ini ingin bekerja. Manfaat dari proses overlaping : a)
Sebagai pembilasan ruang bakar, piston, silinder dari sisa-sisa
pembakaran b) Pendinginan suhu di ruang bakar c) Membantu
exhasut scavanging (pelepasan gas buang) d) memaksimalkan proses
pemasukkan bahan-bakar
2. MOTOR 2 TAK Mesin dua tak adalah
mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran terjadi dua langkah piston, berbeda dengan
putaran empat-tak
yang mempunyai empat langkah piston dalam satu siklus pembakarannya,
meskipun keempat proses (intake, kompresi, tenaga, pembuangan) juga
terjadi. Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku
yang berlaku dalam teknik otomotif :
- Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapat poros
engkol (crankshaft), sering disebut dengan bak engkol (crankcase)
berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa
tercampur lebih merata.
- Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil
pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.
- Prinsip Kerja Motor 2 Tak
Pada 2 tak ini untuk satu kali tenaga hanya memerlukan 2 langkah atau
gerakan piston, dimana pada setiap langkah terjadi beberapa proses, 2
langkah tersebut yaitu
1) Langkah pertama a) Dibawah piston
Sewaktu piston bergerak keatas menuju TMA ruang engkol akan membesar
dan menjadikan ruang tersebut hampa (vakum). Lubang pemasukan terbuka.
Dengan perbedaan tekanan ini, maka udara luar dapat mengalir dan
bercampur dengan bahan bakar di karburator yang selanjutnya masuk ke
ruang engkol
(disebut langkah isap atau pengisian ruang engkol)
b) Di atas piston
Disisi lain lubang pemasukan dan lubang buang tertutup oleh piston,
sehingga terjadi proses langkah kompresi disini. Dengan gerakan piston
yang terus ke atas mendesak gas baru yang sudah masuk sebelumnya,
membuat suhu dan tekanan gas meningkat. Beberapa derajat sebelum piston
mencapai TMA busi akan melentikkan bunga api dan mulai membakar campuran
gas tadi
(langkah ini disebut langkah compresi) 2) Langkah kedua a) Di atas piston
Ketika piston mencapai TMA campuran gas segar yang dikompresikan
dinyalakan oleh busi. Gas yang terbakar mengakibatkan ledakan yang
menghasilkan tenaga sehingga mendorong piston memutar poros engkol
melalui connecting rod sewaktu piston bergerak kebawah menuju TMB
(langkah usaha).
Beberapa derajat setelah piston bergerak ke TMB lubang buang terbuka
oleh kepala piston, gas-gas bekas keluar melalui saluran buang
(langkah buang)
b) Di bawah piston
Beberapa derajat selanjutnya setelah saluran buang dibuka, maka saluran
bilas (saluran transfer) mulai terbuka oleh tepi piston. Ketika piston
membuka lubang transfer segera langkah pembuangan telah dimulai. Gas
baru yang berada di bawah piston terdesak, campuran yang dikompresikan
tersebut mengalir melalui saluran bilas menuju puncak ruang bakar sambil
membantu mendorong gas bekas keluar
(proses ini disebut pembilasan D. PERBEDAAN MOTOR 4 TAK DAN 2 TAK 2. Motor 2 tak Berikut ini adalah perbedaan motor 2 tak di lihat dari cara kerja mesin yaitu
- Untuk mendapatkan 1 kali tenaga hasil dari pembakaran gas, motor 2
tak ini memerlukan 2 kali gerakan piston naik dan turun, dengan sekali
putar poros engkol Dimana penjelasannya yaitu:
1) TAK 1 : proses masuknya gas, pemampatan dan pembakaran gas
(piston bergerak dari TMB menuju TMA) 2) TAK 2 : proses kerja,
kompresi karter, buang dan cuci/bilas (piston bergerak ke bawah, TMA
menuju TMB) Ditinjau dari jenis bahan bakar yang dipakai dan konstruksi
silinder
- Bahan bakarnya selalu di campur dengan oli, baik secara langsung ke dalam tangki bensin ataupun dengan cara terpisah.
- tidak memiliki katup, sebagai gantinya adalah red valve untuk mengatur masuknya gas ke dalam ruangan cylinder.
- Setiap piston hanya mempumyai 2 buah ring yaitu ring compressi I dan ring compressi II.
- Setiap cylindernya memiliki 2 macam compressi yaitu compressi cylinder (primer) dan carter(sekunder)
Kelebihan dan kekurangan motor 2 tak
- a. Keuntungan
1) Proses pembakaran terjadi setiap putaran poros engkol,
sehingga putaran poros engkol lebih halus untuk itu putaran lebih rata.
2) Tidak memerlukan katup, komponen lebih sedikit, perawatan lebih
mudah dan relatif murah 3) Momen puntir untuk putaran lanjutan
poros lebih kecil sehingga menghasilkan gerakan yang halus 4) Bila
dibandingkan dengan mesin empat langkah dalam kapasitas yang sama,
tenaga yang dihasilkan lebih besar
- b. Kerugian
1) Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehingga terjadi
kerugian langkah tekanan kembali gas buang lebih tinggi 2) Karena
pada bagian silinder terdapat lubang-lubang, timbul gesekan antara ring
piston dan lubang akibatnya ring piston akan lebih cepat aus. 3)
Karena lubang buang terdapat pada bagian silinder maka akan mudah timbul
panas 4) Putaran rendah sulit diperoleh 5) Memakai oli
pelumas tambahan untuk campuran bahan bakar
- 3. Mesin 4 Tak
Berikut ini adalah perbedaan motor 4 tak di lihat dari cara kerja mesin yaitu
- Untuk mendapatkan 1 kali tenaga hasil dari pembakaran gas,
diperlukan 4x gerakan piston naik dan turun dengan 2 kali putaran poros
engkol. Penjelasannya yaitu:
1) TAK 1 : Gerak isap (piston bergerak dari TMA menuju TMB)
2) TAK 2 : Gerak kompresi/pemampatan (piston bergerak dari TMB
menuju TMA) 3) TAK 3 : Gerak tenaga (piston bergerak dari TMA
menuju TMB) 4) TAK 4 : Gerak Buang Sisa Pembakaran (piston bergerak
dari TMB menuju TMA) Ditinjau dari jenis bahan bakar yang dipakai dan
konstruksi silinder
- Bahan bakarnya bensin/pertamax murni (tidak dicampur)
- Setiap cylindernya memiliki 2 buah atau 4 buah katup
- Cylindernya hanya memiliki 1 macam compressi yaitu compressi cylinder
- Setiap piston memiliki 3 buah ring yaitu : ring compressi I, ring
compressi II, rong oli. Ketiga ring ini sangat berguna untuk membantu
pelumasan pada piston.
Kelebihan dan kekurangan Motor 4 Tak
- a. Keuntungan
1) Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, dan buang prosesnya
berdiri sendiri-sendiri sehingga lebih presisi, efisien dan stabil,
jarak putaran dari rendah ke tinggi lebih lebar (500- 10000 rpm).
2) Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil dibanding
mesin dua langkah sehingga pemakaian bahan bakar lebih hemat. 3)
Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih dapat didinginkan oleh
sirkulasi oli 4) Langkah pemasukan dan buang lebih panjang
sehingga efisiensi pemasukan dan tekanan efektif rata-rata lebih baik
5) Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langka
- Kerugian
1) Komponen dan mekanisme gerak katup lebih kompleks, sehingga
perawatan lebih sulit 2) Suara mekanis lebih gaduh 3)
Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga
keseimbangan putar tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu
dan sebagai peredam getaran.