MOTOR BAKAR

A. Pengertian Motor Bakar

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)

adalah 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.

2. Motor pembakaran dalam (internal combustion engine)

adalah 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

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.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.

2. Bagian blok silinder (cylinder block) merupakan bentuk dasar dari mesin.

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 bakengkol (crank case) tempat untuk pelumas dan rumah komponen.

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.

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

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

5. 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 ke empat proses (intake, kompresi, tenaga, pembuangan) juga

terjadi. Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang

berlaku dalam teknik otomotif :

a. 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.

b. Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran

dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.

c. 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).

3. PERBEDAAN MOTOR 4 TAK DAN 2 TAK

Motor 2 tak Berikut ini adalah perbedaan motor 2 tak di lihat dari cara kerja

mesin  yaitu :

a. 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:

TAK 1 : proses masuknya gas, pemampatan dan pembakaran gas

(piston bergerak dari TMB menuju TMA).

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.

b. Bahan bakarnya selalu di campur dengan oli, baik secara langsung ke

dalam tangki  bensin ataupun dengan cara terpisah.

c. Tidak memiliki katup, sebagai gantinya adalah red valve untuk mengatur

masuknya gas ke dalam ruangan cylinder.

d. Setiap piston hanya mempumyai 2 buah ring yaitu ring compressi I dan

ring compressi II.

e. Setiap cylindernya memiliki 2 macam compressi yaitu compressi cylinder

(primer) dan carter (sekunder).

4. KELEBIHAN DAN KEKURANGAN MOTOR 2 TAK

a. Keuntungan

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 4)      Bila dibandingkan dengan

mesin empat langkah dalam kapasitas yang sama, tenaga yang

dihasilkan lebih besar.

b. Kerugian

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.

Putaran rendah sulit diperoleh.

Memakai oli pelumas tambahan untuk campuran bahan bakar.

5. MESIN 4 TAK

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

a. Untuk mendapatkan 1 kali tenaga hasil dari pembakaran gas, diperlukan

4x gerakan piston naik dan turun dengan 2 kali putaran poros engkol.

Penjelasannya yaitu:

TAK 1 : Gerak isap (piston bergerak dari TMA menuju TMB) 2).

TAK 2 : Gerak kompresi/pemampatan (piston bergerak dari TMB

menuju TMA).

TAK 3 : Gerak tenaga (piston bergerak dari TMA menuju TMB).

TAK 4 : Gerak Buang Sisa Pembakaran (piston bergerak dari TMB

menuju TMA) Ditinjau dari jenis bahan bakar yang dipakai dan

konstruksi silinder.

b. Bahan bakarnya bensin/pertamax murni (tidak dicampur).

c. Setiap cylindernya memiliki 2 buah atau 4 buah katup.

d. Cylindernya hanya memiliki 1 macam compressi yaitu compressi cylinder.

e. 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.

6. KELEBIHAN DAN KEUNTUNGAN MOTOR 4 TAK

a. Keuntungan

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 4).

Langkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi

pemasukan dan tekanan efektif rata-rata lebih baik.

Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langka

b. Kerugian

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.