MOTOR

MOTOR BAKAR

1. 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

1. 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

1. 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 :
   1. motor bensin
   2. motor diesel
   3. mesin jet

Berdasarkan pada prinsip kerja atau proses kerjanya dibagi menjadi 2 macam yaitu

1. Prinsip kerja motor 2 tak
2. Prinsip kerja motor 4 tak

Penjelasan dari jenis motor berdasarkan cara kerjanya akan dijelaskan lebih lanjut di BAB berikutnya.

1. 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. 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

1. 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

1. 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

1. Bahan bakarnya selalu di campur dengan oli, baik secara langsung ke dalam tangki  bensin ataupun dengan cara terpisah.
2. tidak memiliki katup, sebagai gantinya adalah red valve untuk mengatur masuknya gas ke dalam ruangan cylinder.
3. Setiap piston hanya mempumyai 2 buah ring yaitu ring compressi I dan ring compressi II.
4. Setiap cylindernya memiliki 2 macam compressi yaitu compressi cylinder (primer) dan carter(sekunder)

Kelebihan dan kekurangan motor 2 tak

1. 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

1. 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

1. 3. Mesin 4 Tak

Berikut ini adalah perbedaan motor 4 tak di lihat dari cara kerja mesin  yaitu

1. 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

1. Bahan bakarnya bensin/pertamax murni (tidak dicampur)
2. Setiap cylindernya memiliki 2 buah atau 4 buah katup
3. Cylindernya hanya memiliki 1 macam compressi yaitu compressi cylinder
4. 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

1. 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

1. 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.