motor bakar

Motor bakar

2.1. Pengertian Umum Motor Bakar

Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang banyak dipakai saat ini. Sedangkan mesin kalor adalah mesin yang menggunakan energi panas untuk melakukan kerja mekanis atau mengubah tenaga panas menjadi tenaga mekanis. Energi atau tenaga panas tersebut diperoleh dari hasil pembakaran.

Ditinjau dari cara memperoleh tenaga panas, mesin kalor dapat dibedakan menjadi dua yaitu mesin dengan pembakaran dalam dan mesin dengan pembakaran luar. Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang melakukan proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin tersebut dan gas pembakaran yang terjadi berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam umumnya disebut motor bakar. Jadi motor bakar adalah mesin kalor yang menggunakan gas panas hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin untuk melakukan kerja mekanis. Mesin pembakaran luar adalah mesin di mana proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin dan energi panas dari gas pembakaran dipindahkan ke fluida mesin melalui beberapa dinding pemisah, misal ketel uap.

2.2. Prinsip Kerja Motor Bensin

Gambar 2.1. Mekanisme Torak

Secara garis besar, dapat dijelaskan bahwa prinsip kerja dari motor bensin yaitu bahan bakar yang berupa campuran bensin dan udara dibakar untuk memperoleh tenaga panas yang selanjutnya digunakan untuk melakukan kerja mekanis.

Campuran antara bensin dan udara dihisap ke dalam silinder selanjutnya dikompresi oleh torak yang berakibat timbulnya panas dan tekanan yang besar pada gas tersebut. Campuran bensin dan udara yang telah dikompresi selanjutnya dibakar oleh percikan bunga api dari busi.

Hasil dari pembakaran tersebut akan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi sehingga mendorong torak ke bawah. Daya yang berasal dari torak tersebut diteruskan ke batang torak (conecting rod) dan diubah oleh poros engkol menjadi kerja mekanik. Sedangkan gas hasil pembakaran akan dibuang keluar silinder.

2.3. Klasifikasi Motor Bensin

Menurut prinsip kerjanya motor bensin dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu motor bensin 2 langkah dan motor bensin 4 langkah.

2.3.1. Motor Bensin 2 Langkah

Motor bensin 2 langkah adalah motor bensin yang setiap siklus kerjanya dalam 2 langkah torak atau 1 kali putaran poros. Prinsip kerja motor bensin 2 langkah dalam 1 kali siklus kerja dapat dijelaskan sebagai berikut :

HISAP & KOMPRESI EKSPANSI BUANG

Gambar 2.2. Proses Kerja Motor Bensin 2 Langkah

Torak bergerak dari TMB ke TMA, saluran masuk terbuka dan campuran bensin dan udara masuk ke ruang engkol. Sementara itu di atas torak terjadi langkah kompresi sehingga menghasilkan suhu dan tekanan yang tinggi dan mengakibatkan torak terdorong ke TMB. Pada saat torak menuju TMB, torak menutup saluran masuk dan memperkecil ruang engkol. Hal ini mengakibatkan campuran bensin dan udara bergerak ke atas torak melalui saluran bilas. Pada saat torak sampai TMB, saluran bilas dan saluran buang terbuka sehingga campuran bensin dan udara dari ruang engkol masuk ke ruang bakar.

Sifat-sifat motor bensin 2 langkah :

• Konstruksi lebih sederhana dan biaya pembuatan lebih murah.
• Pembuangan gas kurang sempurna dan kesulitan untuk mempertinggi kecepatan.
• Dengan ukuran langkah torak dan kecepatan yang sama akan menghasilkan daya yang lebih besar.

2.3.2. Motor Bensin 4 Langkah

Motor Bensin 4 Langkah adalah motor bensin yang setiap siklus kerjanya dalam 4 langkah torak atau 2 kali putaran poros. Adapun rangkaian proses dan langkah-langkah torak adalah sebagai berikut :

Gambar 2.3. Proses Kerja Motor Bensin 4 Langkah

1. Proses Pengisian

Pengisian campuran bensin dan udara terjadi pada langkah pertama yaitu saat torak bergerak dari TMA ke TMB, di mana katup masuk terbuka dan katup buang tertutup.

2. Proses Kompresi

Terjadi pada langkah kedua. Yaitu torak bergerak dari TMB ke TMA. Pada langkah ini kedua katup tertutup.

3. Proses Pembakaran

Beberapa saat menjelang akhir kompresi, saat sebelum torak mencapai TMA, busi memercikkan bunga api dan membakar campuran bensin dan udara. Akibatnya temperatur dan tekanan gas pembakaran dalam silinder meningkat.

4. Proses Kerja/Ekspansi

Proses ini terjadi pada langkah ketiga yaitu torak bergerak dari TMA ke TMB. Tekanan yang tinggi hasil pembakaran digunakan untuk mendorong torak ke bawah dan memutar poros engkol untuk melakukan kerja mekanik.

5. Proses Pembuangan

Terjadi pada langkah keempat, torak bergerak dari TMB ke TMA. Pada langkah ini katup buang terbuka dan katup masuk tertutup. Gas hasil pembakaran dibuang keluar silinder melalui katup buang.

Sifat-sifat motor bensin 4 langkah :

• Dalam 4 langkah torak terdapat 1 langkah ekspansi.
• Pemakaian bahan bakar lebih hemat dan kerugian dari gas-gas yang terbuang kecil sekali.
• Konstruksinya lebih rumit dan biaya pembuatan lebih mahal.
• Dengan ukuran piston dan putaran yang sama menghasilkan daya yang lebih kecil.
• Pembuangan gas lebih sempurna.

2.4. Keuntungan Motor Bensin

Dibandingkan dengan motor diesel, motor bensin memiliki beberapa keuntungan di antaranya :

1. Tekanan kompresi yang dibutuhkan lebih kecil.
2. Konstruksi mesin lebih kecil dan tidak perlu sekokoh mesin diesel.
3. Berat mesin lebih ringan.
4. Getaran yang dihasilkan lebih kecil dengan suara yang halus.
5. Tidak memerlukan baterai terlalu besar pada awal penyalaan.
6. Konstruksi ruang bakar lebih sederhana.

2.5. Proses Keliling Motor Bensin 4 Langkah

Yang dimaksud dengan proses keliling pada motor bensin 4 langkah berdasarkan proses kerja motor adalah suatu keadaan gas di dalam silinder motor dimulai dari pengisian gas di dalam silinder dan diakhiri dengan pembuangan gas hasil pembakaran. Di dalam silinder hasil pembakaran yang berupa panas diubah menjadi usaha desak di atas penghisap. Oleh karena volume dan tekanan di dalam silinder besarnya tidak sama, maka keadaan di dalam silinder itu dapat dilukiskan dalam bentuk diagram P-V. Diagram P-V yaitu garis-garis yang melukiskan hubungan antara tekanan dan volume gas dengan segala perubahannya.

2.5.1. Diagram P-V Teoritis Motor Bensin 4 Langkah

Diagram P-V teoritis pada proses pembakaran bahan bakar motor bensin 4 langkah adalah sebagai berikut:

0 – 1 : Garis Hisap

Torak bergerak ke kanan untuk langkah isap. Pada kecepatan pengisap tertentu, garis akan berada di bawah garis atm, jadi ada tekanan bawah atau vakum.

1 – 2 : Garis Kompresi

Volume gas dimampatkan pada waktu penghisap bergerak ke sisi tutup. Tekanan naik hingga mencapai 7 atm sebelum titik mati atas (TMA) busi dinyalakan.

2 – 3 : Garis Pembakaran

Pembakaran terjadi dengan cepat sekali, suhu gas naik, sedangkan dalam waktu yang sangat cepat volume gas hanya berubah sedikit. Tekanan meningkat maksimum 28 atm.

3 – 4 : Garis Usaha atau Garis Ekspansi

Selama ini gas pembakaran mendesak penghisap dan volume gas tersebut membesar maka tekanan akan turun.

4 – 1 : Pembuangan Pendahuluan

Tekanan turun sesuai dengan tekanan atmosfer, sedangkan besar gas pembakaran (70 %) telah dikeluarkan.

1 – 0 : Gas Pembuangan

Sisa gas didesak keluar oleh penghisap, karena kecepatan gerak penghisap, terjadilah kenaikan tekanan sedikit di atas 1 atm.

Gambar 2.4. Diagram P-V Teoritis Motor Bensin 4 Langkah ...............¹

2.5.2. Diagram P-V Sebenarnya Motor Bensin 4 Langkah

Proses ini sering disebut proses otto yaitu proses yang terdapat pada motor bensin 4 langkah, di mana pembakarannya menggunakan busi dan proses dan proses pembakaran terjadi dengan volume tetap.

Gambar 2.5. Diagram P-V Sebenarnya Motor Bensin 4 Langkah ..........²

Keterangan:

0 – a : Langkah hisap

Pada waktu torak bergerak ke kanan, udara bercampur bahan bakar masuk ke dalam silinder. Karena torak dalam keadaan bergerak, maka tekanannya turun sehingga lebih kecil daripada tekanan udara luar, begitu juga suhunya. Garis langkah hisap dapat dilihat pada diagram di atas. Penurunan tekanan ini bergantung pada kecepatan aliran. Pada motor yang tidak menggunakan super charge tekanan terletak antara 0,85-0,9 atm terhadap tekanan udara luar.

a – b : Langkah kompresi

Dalam proses ini kompresi berjalan adiabatik.

b – c : Langkah Pembakaran

Pembakaran terjadi pada volume tetap sehingga suhu naik.

c – d : Langkah Ekspansi atau Langkah Kerja

Pada langkah ini terjadi proses adiabatik karena cepatnya gerak torak sehingga dianggap tidak ada panas yang keluar maupun masuk.

d – a : Langkah Pembuangan Pendahuluan

Terjadi proses isokhorik yaitu panas keluar dari katup pembuangan.

a – 0 : Langkah Pembuangan

Sisa gas pembakaran didesak keluar oleh torak. Karena kecepatan gerak torak, terjadilah kenaikan tekanan sedikit di atas 1 atm.