Materi Termodinamika Siklus Carnot pada Mesin 4 tak

Mesin 4 tak memiliki 4 langkah kerja yang didasarkan pada konsep siklus

Carnot, yang memenuhi hukum-hukum Termodinamika. Keempat siklus

tersebut adalah sebagai berikut :

1. Intake (langkah hisap/suction stroke) : penghisapan campuran udara dan bahan bakar

(bisa berasal dari karburator atau dari sistem injeksi)

2. Compression Stroke (langkah penambah tekanan) : campuran udara dan bahan bakar

dimampatkan dengan cara piston bergerak ke arah titik mati atas.

3. Combustion (langkah usaha/power stroke) : disini campuran bahan bakar dan udara

yang telah dimampatkan dibakar dengan menggunakan kejutan bunga api listrik yang

berasal dari busi. Akibatnya terjadi pembakaran dan volume fluida/gas hasil

pembakaran akan memuai secara mendadak (dengan suatu nilai daya) dan akan

mendorong silinder piston ke arah bawah (menuju titik mati bawah). Dan beberapa

derajad sebelum piston mencapai titik mati atas, busi memercikkan bunga api untuk

menyalakan bahan bakar – udara, Di sini tekanan gas hasil pembakaran akan meningkat

kira-kira 10x lipat dibandingkan pada langkah kompresi.

4. Exhaust Stroke (Langkah pembuangan) : di sini gas sisa pembakaran akan dibuang

keluar (ke knalpot).

Selanjutnya, hubungan antara 4 langkah kerja di atas dengan materi Siklus Carnot yang

memenuhi hukum-hukum termodinamika yaitu :

1. Proses T0 – T1 : merupakan langkah hisap bahan bakar dari karburator/injector sesuai

kevakuman silinder. Sehingga otomatis tekanan dalam silinder dan tekanan udara sama,

proses ini merupakan proses Isobarik.

2. Proses T1 – T2 : adalah kompresi secara adiabatis (tidak terjadi perpindahan panas ke

lingkungan/blok mesin). Pada proses ini suhu bahan bakar tadi meningkat, tekanan

campuran bahan bakar juga naik. Proses ini merupakan proses Adiabatik.

3. Proses T2 – T3 :  adalah adalah langkah pemuaian. Bahan bakar yang terbakar pada

tekanan tinggi akan memuai. Proses ini merupakan proses Isokhorik.

4. Proses T3 – T4 : adalah langkah kerja (work). Panas tadi akan mendorong piston ke

TMB dan menjadikannya langkah kerja. Kompresi yang rapat dan gesekan yang kecil

pada sayap piston akan meningkatkan efisiensi mesin. Saat langkah kerja ini energi

panas dibuang…semakin cepat silinder menyerap panas mesin akan terjaga

temperaturnya..maka mesin dengan pendingin air lebih bertenaga…pemakaian blok

alumunium juga lebih cepat membuang panas daripada blok dari besi….

5. Proses T4 – T1 : Piston bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder

menuju pipa knalpot. Proses ini merupakan proses isokhorik (penurunan suhu pada

volume yang tetap).