qwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwerty
uiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasd KELOMPOK 9 fghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzx
MOTOR BAKAR cvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmq
wertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyui WAHYU WIDAYATI 1513065 KARUNIA PUTRI SALEHA 1513046 DELA NOOR RAHMAT 1513068
opasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfg SEKOLAH TINGGI MANAJEMEN INDUSTRI
hjklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcv bnmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqw ertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuio
pasdfghjklzxcvbnmqwertyuiopasdfgh
jklzxcvbnmqwertyuiopasdfghjklzxcvb nmqwertyuiopasdfghjklzxcvbnmqwe rtyuiopasdfghjklzxcvbnmqwertyuiop
DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang
3
1.2.
Rumusan Masalah
3
1.3.
Tujuan
3
BAB II PEMBAHASAN 2.1
Definisi Motor Bakar
4
2.2
Klasifikasi Motor Bakar
4
2.2.1
Berdasarkan cara memperoleh energy termal
4
2.2.2
Berdasarkan bahan bakarnya
5
2.2.3
Berdasarkan langkah kerjanya
5
2.3
Komponen Motor Bakar
6
2.4
Prinsip Kerja Motor Bakar
9
2.5
Jenis-Jenis Motor Bakar
9
2.6
Kelebihan dan Kekurangan Motor Bakar
18
2.7
Aplikasi Motor Bakar
21
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan
23
3.2
Daftar Pustaka
24
2
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Dunia industri telah muncul sejak beberapa puluh tahun yang lalu. Dari masa ke masa terjadi perubahan teknologi di bidang industri. Berbagai macam inovasi telah dilakukan untuk merubah teknologi industri menjadi lebih maju dari sebelumnya. Perkembangan teknologi industri yang kian pesat ini semata-mata ditujukan untuk kebutuhan dan kesejahteraan manusia. Kini perkembangan industri menuntut adanya peningkatan kualitas, peningkatan produktivitas, dan peningkatan efisiensi dari setiap proses produksi. Selain itu juga diharapkan waktu yang diperlukan untuk melakukan proses produksi semakin singkat tanpa mengurangi kualitas hasil dari proses produksi tersebut. Berdasarkan pemikiran tersebut, maka dibutuhkan suatu peralatan industri yang bisa membantu dalam menyelesaikan permasalahan ini. Salah satu peralatan yang dapat memudahkan kinerja dan meningkatkan efisiensi adalah motor bakar. Motor bakar merupakan mesin yang mampu mengubah energy kimia (bahan bakar) menjadi energy termal yang dipergunakan untuk menghasilkan kerja mekanik. Motor bakar tidak hanya terdapat dalam industri, namun secara tidak sadar, kita juga mempergunakannya dalam kehidupan sehari-hari. Contoh sederhana dari fungsi motor bakar adalah sebagai mesin dalam sepeda motor, mobil dan traktor. 1.2. Rumusan Masalah 1. Apa yang dimaksud dengan Motor Bakar? 2. Apa komponen dari Motor Bakar? 3. Apa saja klasifikasi dari Motor Bakar? 4. Bagaimana prinsip kerja dari Motor Bakar? 5. Bagaimana aplikasi dari Motor Bakar? 1.3. Tujuan 1. Mengetahui definisi dari Motor Bakar 2. Mengetahui komponen penting yang ada dalam Motor Bakar 3. Mengetahui klasifikasi dari Motor Bakar 4. Memahami prinsip kerja Motor Bakar 5. Mengetahui pengaplikasian Motor Bakar dalam kehidupan sehari-hari maupun dalam bidang industri 3
BAB II PEMBAHASAN 2.1
Definisi Motor Bakar Motor bakar adalah mesin yang digunakan untuk merubah energi kimia dalam bentuk bahan bakar menjadi energi panas (termal) yang digunakan untuk melakukan kerja mekanik. Terjadinya energi panas karena adanya proses pembakaran, bahan bakar, udara, dan sistem pengapian. Dengan adanya suatu konstruksi mesin, hal ini memungkinkan terjadinya siklus kerja mesin untuk usaha dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran yang diubah oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak.
Gambar 1.1 Penampang Motor Bakar 2.2. Klasifikasi Motor Bakar 2.2.1. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal (proses pembakaran bahan bakar), maka motor bakar dapat dibagi menjadi 2 golongan yaitu, motor bakar luar dan motor bakar dalam. a.
Motor Bakar Luar Motor pembakaran luar sering disebut sebagai Eksternal Combustion Engine (ECE) yaitu motor yang proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar motor, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mekanisme tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi melalui media penghantar, kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Hal-hal yang menguntungkan dari mesin bakar luar yaitu:
Dapat memakai semua bentuk bahanbakar
Dapat memakai bahan bakar yang bermutu rendah 4
Cocok untuk melayani beban-beban besar dalam satu poros
Lebih cocok dipakai untuk daya tinggi
Yang termasuk dalam motor bakar luar adalah:
b.
Mesin uap
Mesin Stirling
Fourstroke
Motor Bakar Dalam Motor bakar dalam atau Internal Combustion Engine (ICE) yaitu motor yang proses pembakaran bahan bakar terjadi di dalam motor, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung diubah menjadi tenaga mekanik. Sumber tenaganya berasal dari pengembangan gas-gas panas bertekanan tinggi hasil pembakaran campuran bahan bakar dan udara, yang berlangsung di dalam ruang tertutup dalam mesin, yang disebut ruang bakar (combustion chamber). Gas hasil pembakaran berfungsi sekaligus sebagai fluida kerja mesin. Hal-hal yang menguntungkan dari motor bakar dalam yaitu:
Pemakian bahan bakar irit
Berat tiap satuan tenaga mekanis lebih kecil
Kontruksi lebih sederhana, karena tidak memerlukan ketel uap, kondesor, dan sebagainya.
Yang termasuk dalam motor bakar dalam yaitu:
Mesin piston:
Mesin dua-tak
Mesin empat-tak
Mesin enam-tak
Mesin diesel
Mesin rotari, contohnya yaitu mesin wankel
Mesin dengan Pembakaran terus-menerus
Turbin gas
Mesin jet (termasuk turbojet, turbofan, ramjet, Rocket, dll.)
2.2.2. Menurut penggunaan bahan bakarnya, motor bakar dibedakan menjadi dua, yaitu:
Motor bakar bensin
Motor bakar diesel
2.2.3. Menurut langkah kerjanya, motor bakar dibedakan menjadi dua, yaitu:
Motor bakar 2 tak 5
Motor bakar 4 tak
2.3. Komponen Motor Bakar Dalam menjalankan kerjanya, motor bakar memiliki beberapa komponen yang mampu mengubah bahan bakar menjadi energy termal untuk melakukan kerja mekanik. Beberapa komponen yang dimiliki yaitu: 2.3.1. Blok Silinder Blok silinder dan ruang engkol merupakan bagian utama dari motor bakar. Bagianbagian lain dari motor dipasangkan di dalam atau pada blok silinder,sehingga terbentuk susunan motor yang lengkap. Pada blok silinder ini terdapat lubang silinder yang berdinding halus,dimana torak bergerak bolak-balik dan pada bagian sisi-sisi blok silinder dibuatkan sirip-sirip maupun lubang-lubang mantel air pendingin yang digunakan untuk pendinginan motor. Blok silinder dan ruang engkol dapat dituang menjadi satu bagian atau terpisah satu sama lain, kemudian disatukan dengan bautbaut. Variasi lain dalam konstruksi blok silinder ialah dengan pemasangan tabung silinder ke dalam blok silinder. Tabung ini dibuat dari besi tuang atau baja tuang. Secara umum, blok silinder berfungsi sebagai kedudukan dari kepala silinder, silinder linear dan poros engkol. Blok silinder harus memenuhi syarat sebagai berikut:
Kaku, pembebanan tekan tidak boleh mengakibatkan perubahan elastisitas pada bentuk.ringan dan kuat
Konstruksi memungkinkan pendinginan yang rata
Pemuaian panas harus sesuai dengan bagian-bagian yang terpasang pada blok tersebut (seperti ; poros engkol, kepala silinder).
2.3.2. Tabung Silinder Penggunaan tabung silinder memungkinkan silinder diganti setiap saat diperlukan, Misalnya, karena aus atau sebab-sebab lain. Hal ini akan menghemat waktu maupun biaya. Tabung tersebut di buat dari besi tuang dan mendapatkan perlakuan panas (heatreatment) untuk memperoleh ketahanan terhadap keausan yang lebih tinggi. Perlakuan Pemanasan (heatreatmant) pada tabung silinder tekanannya pada temperatur yang sesuai sekitar 5200C bagaimanapun juga dibawah perubahan bentuk titik dan pengaturan pendinginan hingga 3000C pada suhu pendinginan sekitar 300C 400C/jam. Setelah tungku dingin selanjutnya pendinginan dilakukan dengan pemberian sirkulasi udara. Ada dua jenis tabung silinder yang digunakan, yaitu tabung basah dan tabung kering. Tabung kering umumnya dibuat dari baja dan dinding luar maupun dinding dalam nya 6
dikerjakan dengan teliti. Tabung ini ditekan ke dalam blok silinder sehingga terbentuk lapisan pada silinder. Paking untuk mencegah kebocoran air pendingin tidak diperulkan. Tabung jenis basah langsung berhubungan dengan air pendingin. Berbeda dengan tabung jenis kering, pemasangannya memerlukan paking untuk mencegah kebocoran air pendingin. 2.3.3. Kepala Silinder Kepala silinder sebagai pembentuk ruang bakar, untuk dudukan katub dan dudukan roker arm. 2.3.4. Silinder Silinder adalah bagian dari ruang bakar yang digunakan untuk proses pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Pada saat kompresi dan pembakaran akan menghasilkan tekanan gas yang tinggi, maka diusahakan tidak terjadi kebocoran pada ruang bakar tersebut, sehingga dapat menghasilkan tenaga gerak mesin. Bila mesin digunakan dalam jangka waktu yang cukup lama, dinding silinder sedikit demi sedikit akan mengalami keausan. Silinder harus memenuhi persyaratan sebagai berikut:
Memiliki sifat luncur yang baik sehingga tahan aus
Tidak mudah berubah bentuk
Kuat terhadap tekanan
Mudah di overhaul
2.3.5. Piston Piston adalah sumbat geser yang terpasang di dalam sebuah silinder mesin pembakaran dalam silinder hidrolik, pneumatik, dan silinder pompa. Tujuan piston dalam silinder adalah:
Mengubah volume dari isi silinder, perubahan volume bisa diakibatkan karena piston mendapat tekanan dari isi silinder atau sebaliknya piston menekan isi silinder. Piston yang menerima tekanan dari fluida dan akan mengubah tekanan tersebut menjadi gaya (linear).
Membuka-tutup jalur aliran. Kombinasi dari hal diatas. Dengan fungsi tersebut, maka piston harus terpasang dengan rapat dalam silinder. Satu atau beberapa ring (cincin) dipasang pada piston agar sangat rapat dengan silinder.
2.3.6. Stang Piston Stang piston untuk menghubungkan piston dengan poros engkol. 2.3.7. Pena Piston Pena piston untuk mengikat antara piston dengan batang piston. 7
2.3.8. Poros Engkol Poros engkol digunakan untuk merubah gerak bolak balik piston menjadi putaran 2.3.9. Karter Karter berfungsi sebagai penampung oli menutup mesin bagian bawah 2.3.10. Karburator Karburator merupakan pipa terbuka dikedua ujungnya, dalam pipa ini udara bergerak menuju intake mainfold menuju kedalam mesin/ruang bakar.Pipa ini berbentuk venturi, yaitu dari satu ujung permukaannya lebar lalu menyempit dibagian tengah kemudian melebar lagi di ujung satunya.Bentuk ini menyebabkan kecepatan aliran udara meningkat ketika melewati bagian yang sempit. Pada setiap saat beroperasinya, karburator harus mampu:
Mengatur besarnya aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar
Menyalurkan bahan bakar dengan jumlah yang tepat sesuai dengan aliran udara yang masuk kedalam ruang bakar sehingga rasio bahan bakar/udara tetap terjaga.
Mencampur airan udara dan bahan bakar dengan rata dan sempurna
2.3.11. Governor Governor digunakan sebagai 'interface' antara turbin penggerak dan generator. Seperti halnya peralatan listrik yang lain, governor juga memiliki keterbatasan kemampuan. Ada dua mode operasi governor, yaitu droop dan isochronous.Pada mode droop, governor sudah memiliki "setting point" Pmech (daya mekanik) yang besarnya sesuai dengan rating generator atau menurut kebutuhan. Dengan adanya "fixed setting" ini, output daya listrik generator nilainya tetap dan adanya perubahan beban tidak akan mengakibatkan perubahan putaran turbin (daya berbanding lurus dengan putaran). Lain halnya dengan mode isochronous, "set point" putaran governor ditentukan berdasarkan kebutuhan daya listrik sistem pada saat itu (real time). Pada saat terjadi perubahan beban, governor akan menentukan setting point yang baru sesuai dengan aktual beban. 2.3.12. Ring Oli Ring oli berguna untuk mengikis oli pada dinding silinder. 2.3.13. Ring Kompresi Ring kompresi berguna untuk merapatkan kompresi 2.3.14. Intek Manifol Intake manifol merupakan saluran masuk. 2.3.15. Exhause manifol 8
Exhause manifol merupakan saluran buang 2.3.16. Magnet Roda Gila Roda gila sering disebut juga roda gaya, roda penerus, adalah sebuah komponen berupa sebuah piringan yang dipasangkan pada flensa di ujung roda poros engkol. Bagian tepi roda gila biasanya memiliki cincin bergerigi untuk pertautan dengan roda gigi motor starter pada saat motor dihidupkan. Karena itu tanpa roda gila hampir tidak mungkin menghidupkan mesin. Walaupun hidup, putaran mesin menjadi tidak teratur. 2.4. Prinsip Kerja Istilah-istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif yang harus diketahui untuk bisa memahami prinsip kerja mesin ini:
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)
Ruang bilas yaitu ruangan di bawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft). Sering disebut sebagai 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.
2.5. Jenis-jenis Motor Bakar Dalam beberapa klasifikasinya, motor bakar mempunyai beberapa jenis dengan fungsi yang berbeda. Berikut ini jenis-jenis dari motor bakar: 2.5.1. Mesin dua tak Motor bakar dua langkah adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran akan mengalami dua langkah piston, berbeda dengan putaran empat-tak yang mengalami empat langkah piston dalam satu kali siklus pembakaran, meskipun keempat proses intake, kompresi, tenaga dan pembuangan juga terjadi. Mesin dua tak juga telah digunakan dalam mesin diesel, terutama dalam rancangan piston berlawanan, kendaraan kecepatan rendah seperti mesin kapal besar dan mesin V8 untuk truk dan kendaraan berat.
9
Prinsip kerja mesin dua tak mempunyai dua siklus, yaitu: Langkah 1 (Piston bergerak dari TMA ke TMB) i.
Saat bergerak dari TMA ke TMB, piston akan menekan ruang bilas yang berada di bawahnya. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB akan semakin meningkat pula tekanan di ruang bilas.
ii.
Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu.
iii.
Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.
iv.
Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan di dalam ruang bilas akan terpompa masuk ke dalam ruang bakar, sekaligus mendorong keluar gas yang ada di dalam ruang bakar menuju lubang pembuangan.
v.
Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas menuju ke dalam ruang bakar.
Langkah 2 (Piston bergerak dari TMB ke TMA) i.
Saat bergerak dari TMB ke TMA, piston akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi.
ii.
Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak di dalam ruang bakar.
iii.
Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.
iv.
Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA (pada mesin bensin busi akan menyala, sedangkan pada mesin diesel akan menyuntikkan bahan bakar) untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi atau penyuntikan bahan bakar tidak terjadi saat piston sampai ke TMA, melainkan terjadi sebelumnya. Ini dimaksudkan agar puncak tekanan akibat pembakaran dalam ruang bakar bisa terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB, karena proses pembakaran membutuhkan waktu untuk bisa membuat gas terbakar dengan sempurna oleh nyala api busi atau dengan suntikan bahan bakar.
10
Gambar 1.2 (A) Kerja Motor Bakar dalam Mesin 2 Tak
Gambar 1.2 (B) Kerja Motor Bakar dalam Mesin 2 Tak
Gambar 1.2 (C) Kerja Motor Bakar dalam Mesin 2 Tak
Gambar 1.2 (D) Kerja Motor Bakar dalam Mesin 2 Tak 2.5.2. Mesin 4 Tak Putaran empat tak atau (Putaran Otto) dari sebuah mesin pembakaran dalam adalah putaran yang sering digunakan untuk otomotif dan industri sekarang ini (mobil, truk, generator, dll). Putaran empat tak lebih irit dan pembakarannya lebih bersih dari
11
putaran dua tak, tetapi membutuhkan lebih banyak bagian yang bergerak dan keahlian pembuatan. Mesin ini juga lebih mudah dibuat dalam konfigurasi multi-silinder dari dua tak, yang membuatnya sangat berguna dalam aplikasi tenaga-besar seperti mobil. Putaran Otto dikarakterisasikan oleh empat tak, atau gerakan lurus bergantian, maju dan mundur, dari sebuah piston di dalam silinder. Proses yang berlangsung pada mesin 4 tak, digambarkan di bawah ini:
Gambar 1.3 Proses (1) dan (2) Pada Mesin 4 Tak
12
Gambar 1.3 Proses (3) dan (4) pada Mesin 4 Tak Proses yang berlangsung pada gambar adalah: 1. intake (induction) stroke 2. compression stroke 3. power (combustion) stroke 4. exhaust stroke Putaran ini dimulai pada top dead center. Yaitu ketika piston berada pada titik paling atas. Pada saat stroke piston pertama (pengambilan), sebuah campuran bahan bakar dan udara ditarik ke dalam silinder melalui lubang intake. Valve/katup lubang intake kemudian tertutup. Setelah itu stroke ke atas (kompresi) akan memampatkan campuran bensin-udara. Campuran bensin-udara kemudian dinyalakan (biasanya oleh sebuah busi untuk mesin bensin/putaran Otto atau dengan panas dan tekanan dari kompresi untuk putaran Diesel dari mesin penyala kompresi) pada saat kompresi telah mencapai titik maksimal. Akibat dari pengembangan pembakaran gas, maka terciptalah tenaga dorongan piston ke bawah dan terjadilah stroke ke-3 (tenaga) sampai kemudian piston naik kembali menuju stroke ke-4 (pembuangan) untuk mengeluarkan gas sisa pembakaran dari silinder menuju katup pembuangan yang terbuka untuk diteruskan ke lubang pembuangan.
13
2.5.3. Mesin Stirling Mesin stirling secara tradisional diklasifikasikan ke dalam mesin pembakaran eksternal, meskipun panas bisa didapatkan dari sumber selain pembakaran seperti tenaga matahari maupun nuklir. Mesin stirling beroperasi melalui penggunaan sumber panas eksternal dan heat sink eksternal, masing-masing dijaga agar memiliki perbedaan temperatur yang cukup besar. Mesin stirling adalah salah satu mesin kalor dan didefinisikan sebagai mesin regenerasi udara panas siklus tertutup. Dalam konteks ini, siklus tertutup berarti bahwa fluida kerjanya secara permanen terkurung di dalam sistem, di mana mesin siklus terbuka seperti mesin pembakaran internal dan beberapa mesin uap, menukarkan fluida kerjanya dengan lingkungan sekitar sebagai bagiaan dari siklus kerja. Regenerasi berarti bahwa adanya penggunaan alat penukar panas internal, yang dapat meningkatkan efisiensi mesin. Banyak sekali kemungkinan dari penggunaan mesin stirling ini, dengan mayoritas masuk ke kategori mesin dengan piston tolak balik. Dalam usaha meningkatkan konversi yang bisa didapat dari perubahan energi panas ke kerja, mesin stirling memiliki potensi untuk mencapai efisiensi tertinggi dari semua mesin kalor, secara teori sampai efisiensi maksimal mesin Carnot, meskipun dalam prakteknya usaha ini terus dibatasi oleh berbagai sifat-sifat non-ideal dari baik itu fluida kerjanya maupun bahan dari mesin itu sendiri, seperti gesekan, konduktivitas termal, kekuatan tensile, creep, titik lebur dan lainnya. Mesin ini dapat dioperasikan melalui berbagai sumber panas yang dapat mencukupi, seperti tenaga matahari, kimia maupun nuklir.
Gambar 1.4 Mesin Stirling
Dibandingkan dengan mesin pembakaran internal, mesin Stirling memiliki potensi untuk lebih efisien, lebih tenang, dan lebih mudah perawatannya. Belakangan ini, keuntungan mesin Stirling terus meningkat, hal ini dimungkinkan dengan adanya kenaikan harga energi, kelangkaan sumber energi, sampai kepedulian tentang masalah 14
lingkungan seperti pemanasan global. Ketertarikan yang meningkat terhadap mesin Stirling ini berakibat dengan terus bertambahnya penelitian mengenai peralatan Stirling tersebut. Aplikasinya termasuk pemompaan air, astronautik, dan sebagai pembangkit listrik untuk sumber-sumber panas yang tidak sesuai dengan mesin pembakaran dalam seperti energi matahari. Karakteristik mesin Stirling yang berguna lainnya adalah jika yang disuplai energi mekanik maka ia dapat beroperasi sebagai heat pump. 2.5.4. Mesin Bensin Mesin bensin atau mesin Otto dari Nikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran, dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara, dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. Pada mesin diesel, hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan, bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar di akhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas, pada saat kombinasi antara jumlah udara, jumlah bahan bakar, dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya. Pada mesin bensin, pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar, sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin 2 tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. Pencampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi, keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem Injeksi Bahan bakar di motor otto terjadi di luar silinder, tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin. Langkah-langkah yang terjadi pada mesin bensin adalah sebagai berikut: 1. Langkah Hisap Pada langkah isap, campuran udara yang telah bercampur pada karburator 15
diisap ke dalam silinder (ruang bakar). Torak bergerak turun dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) yang akan menyebabkan kehampaan (vacum) di dalam silinder, maka dengan demikian campuran udara dan bahan bakar (bensin) akan diisap ke dalam silinder. Selama langkah torak ini, katup isap akan terbuka dan katup buang akan menutup. 2. Langkah Kompresi Pada langkah kompresi, campuran udara dan bahan bakar yang berada di dalam silinder dimampatkan oleh torak, dimana torak akan bergerak dari TMB ke TMA dan kedua katup isap dan buang akan menutup, sedangkan busi akan memercikan bunga api dan bahan bakar mulai terbakar akibatnya terjadi proses pemasukan panas. 3. Langkah Ekspansi Pada langkah ekspansi, campuran udara dan bahan bakar yang diisap telah terbakar. Selama pembakaran, sejumlah energi dibebaskan, sehingga suhu dan tekanan dalam silinder naik dengan cepat. Setelah mencapai TMA,
piston akan didorong oleh gas bertekanan tinggi menuju TMB.
Tenaga mekanis ini diteruskan ke poros engkol. Saat sebelum mencapai TMB, katup buang terbuka, gas hasil pembakaran mengalir keluar dan tekanan dalam silinder turun dengan cepat. 4. Langkah Buang Pada langkah buang, torak terdorong ke bawah menuju TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong ke luar gas-gas yang telah terbakar di dalam silinder. Selama langkah ini, katup buang membuka sedangkan katup isap menutup. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin bensin dapat dilihat pada gambar 1.5
Gambar 1.5 (Proses pada Mesin Bensin) 2.5.5. Mesin Diesel
16
Motor bakar diesel biasa disebut juga dengan Mesin diesel (atau mesin pemicu kompresi) adalah motor bakar pembakaran dalam yang menggunakan panas kompresi untuk menciptakan penyalaan dan membakar bahan bakar yang telah diinjeksikan ke dalam ruang bakar. Mesin ini tidak menggunakan busi seperti mesin bensin atau mesin gas. Mesin diesel memiliki efisiensi termal terbaik dibandingkan dengan mesin pembakaran dalam maupun pembakaran luar lainnya, karena memiliki rasio kompresi yang sangat tinggi. Mesin diesel kecepatan-rendah (seperti pada mesin kapal) dapat memiliki efisiensi termal lebih dari 50%. Langkah-langkah yang terjadi pada proses kerja mesin diesel 1. Langkah Isap Pada langkah ini piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) ke TMB (Titik Mati Bawah). Saat piston bergerak ke bawah katup isap terbuka yang menyebabkan ruang didalam silinder menjadi vakum,sehingga udara murni langsung masuk ke ruang silinder melalui filter udara. 2. Langkah kompresi Pada langkah ini piston bergerak dari TMB menuju TMA dan kedua katup tertutup. Karena udara yang berada di dalam silinder didesak terus oleh piston,menyebabkan terjadi kenaikan tekanan dan temperatur,sehingga udara di dalam silinder menjadi sangat panas. Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, bahan bakar di semprotkan ke ruang bakar oleh injector yang berbentuk kabut. 3. Langkah Usaha Pada langkah ini kedua katup masih tertutup, akibat semprotan bahan bakar di ruang bakar akan menyebabkan terjadi ledakan pembakaran yang akan meningkatkan suhu dan tekanan di ruang bakar. Tekanan yang besar tersebut akan mendorong piston ke bawah yang menyebkan terjadi gaya aksial. Gaya aksial ini dirubah dan diteruskan oleh poros engkol menjadi gaya radial (putar). 4. Langkah Buang Pada langkah ini, gaya yang masih terjadi di flywhell akan menaikkan kembali piston dari TMB ke TMA, bersamaan itu juga katup buang terbuka sehingga udara sisa pembakaran akan di dorong keluar dari ruang silinder menuju exhaust manifold dan langsung menuju knalpot. Begitu seterusnya sehingga terjadi siklus pergerakan piston yang tidak
17
berhenti. Siklus ini tidak akan berhenti selama faktor yang mendukung siklus tersebut tidak ada yang terputus. Untuk lebih jelas, prinsip kerja mesin diesel dapat dilihat pada gambar 1.6.
(1)
(3)
(2)
(4)
Gambar 1.6 Proses pada Mesin Diesel 2.6. Kelebihan dan Kekurangan Motor Bakar 2.6.1. Kelebihan Motor Bakar Jenis Motor Bakar Motor Bakar 2 Tak
Kelebihan
Hasil tenaganya besar
Mesin dua tak kecil dan ringan
Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana
Proses pembakaran terjadi setiap putaran poros engkol, sehingga putaran poros engkol lebih halus untuk itu putaran lebih rata.
Tidak memerlukan katup, komponen lebih sedikit, perawatan lebih mudah dan relatif murah
Momen puntir untuk putaran lanjutan poros lebih kecil sehingga menghasilkan gerakan yang halus
18
Motor Bakar 4 Tak
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).
Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil dibanding mesin dua langkah sehingga pemakaian bahan bakar lebih hemat.
Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih dapat didinginkan oleh sirkulasi oli.
Langkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan dan tekanan efektif rata-rata lebih baik.
Mesin Bensin
Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langka.
Getaran yang dihasilkan mesin bensin lebih halus
Mesin bensin memiliki Horse Power (Daya Kuda) yang besar pada performanya
Mesin Diesel
Gas buang yang dihasilkan lebih ramah lingkungan
Teknologi mesin diesel semakin canggih dan sanggup membuat mesin diesel modern jauh lebih halus dibandingkan mesin diesel konvensional
Mesin
diesel
memiliki
torsi
yang lebih besar terutama pada
putaran bawah, sehingga pengendara merasakan
manfaatnya
ketika
Lebih tahan lama jika perawatannya benar
19
diesel
akan
harus membawa beban berat
atau menempuh medan yang ekstrim
mobil
2.6.2. Kekurangan Motor Bakar Jenis Motor Bakar Motor Bakar 2 Tak
Kerugian
Efisiensi bahan bakar mesin dua tak sangat rendah
Mesin dua tak memerlukan percampuran oli dengan bahan bakar (oli samping/two stroke oil) untuk pelumasan silinder mesin
Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak. Polusi terjadi dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang lolos/bocor dan masuk langsung ke lubang pembuangan
Pelumasan mesin dua tak kurang baik, hal ini mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih singkat
Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehingga terjadi kerugian langkah tekanan kembali gas buang lebih tinggi
Karena pada bagian silinder terdapat lubang-lubang, timbul gesekan antara ring piston dan lubang akibatnya ring piston akan lebih cepat aus.
Karena lubang buang terdapat pada bagian silinder maka akan mudah timbul panas.
Motor Bakar 4 Tak
Putaran rendah sulit diperoleh.
Memakai oli pelumas tambahan untuk campuran bahan bakar.
Komponen dan mekanisme gerak katup lebih kompleks, sehingga perawatan lebih sulit
Suara mekanis lebih gaduh.
Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu dan sebagai peredam getaran.
Mesin Bensin
Mesin Diesel
Energy yang dihasilkan lebih kecil
Bahan bakar lebih boros
Motor bakar bensin kurang bertenaga
Perawatannya lebih komplek
Mesin bensin tidak mampu bekerja terus menerus
Getaran yang dihasilkan sangat besar
Memerlukan perawatan yang lebih, karna konstruksi mesin yang 20
rumit
Karna kompresi yang tinggi maka dibutuhkan tenaga starter dengan baterai yang lebih besar
Gas buang yang dihasilkan tidak ramah lingkungan
2.7. Aplikasi Motor Bakar Motor bakar banyak digunakan dalam berbagai bidang, karena prinsip kerjanya yang mampu mengubah bahan bakar menjadi energy termal untuk menggerakan berbagai macam mesin. Berikut ini beberapa aplikasi yang menggunakan motor bakar 2.7.1. Mesin Bensin
Sepeda motor.
Mobil.
Pesawat
Mesin untuk pemotong rumput
Mesin untuk speedboat
2.7.2. Mesin Diesel
Mesin mobil
Traktor
Pembangkit listrik
Pompa air
Gilingan padi dan sebagainya
2.7.3. Motor Bakar Stirling
Pompa air
Astronautik
pembangkit listrik untuk sumber-sumber panas yang tidak sesuai dengan mesin pembakaran dalam seperti energi matahari.
2.7.4. Motor Bakar 4 Tak
Mobil
Truk
Generator
2.7.5. Motor Bakar 2 Tak
Mesin sepeda motor
Mesin pada gergaji (chainsaw)
Mesin potong rumput 21
Mobil salju
Mesin untuk pesawat model, dan sebagainya
22
BAB III PENUTUP 3.1
Kesimpulan Motor bakar adalah mesin yang digunakan untuk merubah energi kimia dalam bentuk bahan bakar menjadi energi panas (termal) yang digunakan untuk melakukan kerja mekanik. Terjadinya energi panas karena adanya proses pembakaran, bahan bakar, udara, dan sistem pengapian. Ditinjau dari segi memperoleh energy termal, motor bakar dibedakan menjadi 2 yaitu motor bakar dalam dan motor bakar luar. Sedangkan dari segi bahan bakarnya, motor bakar dibedakan menjadi motor bakar bensin dan motor bakar diesel. Dalam menjalankan kerjanya, motor bakar memiliki beberapa komponen yang mampu mengubah bahan bakar menjadi energy termal untuk melakukan kerja mekanik. Komponen tersebut yaitu, blok silinder, tabung silinder, kepala silinder, silinder, piston, stang piston, pena piston, poros engkol, karter, karburator, governor, ring oli, ring kompreesi, intek manifol, exhause manifol dan magnet roda gila. Pada proses kerja yang dilakukan motor bakar, ia menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat piston yang bergerak translasi (bolak-balik). Didalam silinder itulah terjadi proses pembakaran bahan bakar dengan udara. Gas pembakaran yang dihasilkan oleh proses
tersebut
mampu
menggerakkan
piston
yang
oleh batang penggerak
dihubungkan dengan proses engkol. Motor bakar banyak digunakan dalam berbagai bidang, karena prinsip kerjanya yang mampu mengubah bahan bakar menjadi energy termal untuk menggerakan berbagai macam mesin. Contohnya pada sepeda motor, mobil, generator, pompa air, astronautic, pembangkit listrik dan lainnya.
23
3.2
Daftar Pustaka http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_bakar_pembakaran_dalam [15 Januari 2015 ] http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_bensin [15 Januari 2015 ] http://dida14.blogspot.com/2013/05/proses-pembakaran-motor-bakar-luar.html [15 Januari 2015] http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_bakar_stirling [15 Januari 2015] http://mprabowo19.blogspot.com/2013/06/pengertian-motor-bakar-motor-bakar.html [15 Januari 2015] http://newfitvation.blogspot.com/2010/03/peralatan-industri-motor-bakar-dan.html [16 Januari 2015] http://id.wikipedia.org/wiki/Motor_bakar_diesel [16 Januari 2015] http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_empat-tak [16 Januari 2015] http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin_dua-tak [16 Januari 2015]
24
