Motor Bakar

Bagus Rizki RamdaniCepi MulyadiMotor BakarPembahasan Motor Bakar (Torak)Sejarah motor bakarKlasifikasi motor bakarSiklus Termodinamika (otto, diesel)Motor 4 tak, motor 2 takSistem penyalaan motor bakar (otto, diesel)Bagian motor bakar (torak)Keuntungan dan kerugian (2 tak vs 4 tak, otto/bensin vs diesel)KesimpulanDiskusi (Tanya-Jawab) SejarahJames Watt adalah manusia pertama yang mengubah energi panas menjadi energi mekanis pada tahun 1765 yang lalu dengan penemuan mesin uapnya.Pada tahun 1986 Nicholas August Otto (Jerman) mulai dengan motor pembakaran empat langkah yang di kenal sampai sekarang.

PengertianMotor bakar adalah suatu perangkat/mesin yang mengubah energi termal/panas menjadi energi mekanik.Energi ini dapat diperoleh dari proses pembakaran yang terbagi menjadi 2 (dua) golongan, yaitu pembakaran luar dan pembakaran dalam

Klasifikasi motor bakar

Motor bakar pembakaran luarSuatu mesin yang mempunyai sistem pembakaran yang terjadi diluar dari mesin itu sendiri.Misalnya mesin uap dimana energi termal dari hasil pembakaran dipindahkan kedalam fluida kerja mesin (Pembakaran air pada ketel uap menghasilkan uap kemudian uap tersebut baru dimasukkan kedalam sistim kerja mesin untuk mendapatkan tenaga mekanik).Gambar Mesin Uap

Motor pembakaran dalam

Pada umumnya dikenal dengan motor bakar.Proses pembakaran bahan bakar terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga gas hasil pembakaran berfungsi sekaligus sebagai fluida kerja mesin.Motor bakar terdiri dari motor bakar torak, motor bakar turbin gas, motor bakar propulsi pancar gas.

Alat pembakaran motor bensinAlat pembakaran motor dieselSiklus TermodinamikaKonversi energi yang terjadi pada motor bakar berdasarkan pada siklus termodinamika. Idealisasi prosesnya sebagai berikut:a. Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses.b. Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahan temperatur pada udara.c. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidak terjadi perpindahan panas antara gas dan dinding silinder.d. Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklus berlangsung.e. Motor 2 (dua) langkah mempunyai siklus termodinamika yang sama dengan motor 4 (empat) langkah.

Proses yang terjadi:

Dari titik C D di sebut kompresi adiabatic Dari titik DA di sebut kalor absorbs ( penyerapan panas) pada volume konstan Dari titik A B di sebut ekspansi adiabatic, kondisinya temperature tinggi dan tekanan tinggiDari titik B C di sebut rejection kalor ( pembuangan panas)

Terdapat 2 langkah proses secara adiabatic ( CD & AB) dan 2 langkah proses secara isokhorik (DA & BC)

Siklus otto enginePushSiklus diesel engine Proses yang terjadi:

Dari titik C D di sebut kompresi adiabatic Dari titik DA di sebut kalor absorbs ( penyerapan panas) pada tekanan konstan Dari titik A B di sebut ekspansi adiabaticDari titik B C di sebut rejection kalor ( pembuangan panas) pada volume konstan

PushMotor bakar 4 langkah (Prinsip Motor Bakar)Motor bakar 4 (empat) langkah adalah bila 1 (satu) kali proses pembakaran bahan bakar memerlukan 4 (empat) langkah gerakan piston dan 2 (dua) kali putaran poros engkolProses pada Langkah Hisap:

Torak bergerak dari TMA ke TMB.Katup masuk terbuka, katup buang tertutup.Campuran bahan bakar dengan udara yang telah tercampur di dalam karburator, masuk kedalam silinder melalui katup masuk.Saat torak berada di TMB katup masuk akan tertutup.

Motor bakar 4 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Proses pada Langkah Kompresi:

Torak bergerak dari TMB ke TMA.Katup masuk dan katup buang kedua-duanya tertutup sehingga gas yang telah dihisap tidak keluar pada waktu di tekan oleh torak yang mengakibatkan tekanan gas akan naik.Beberapa saat sebelum torak mencapai TMA, busi mengeluarkan bunga api listrik.Gas bahan bakar yang telah mencapai tekanan tinggi terbakar.Akibat pembakaran bahan bakar, tekanannya akan naik menjadi kira-kira tiga kali lipat.Motor bakar 4 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Proses pada Langkah Kerja / Ekspansi:

Saat ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup.Gas terbakar dengan tekanan yang tinggi akan mengembang kemudian menekan torak turun ke bawah dari TMA ke TMB.Tenaga ini disalurkan melalui batang penggerak, selanjutnya oleh poros engkol diubah menjadi gerak berputar.Motor bakar 4 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Proses pada Langkah Buang:

Katup buang terbuka, katup masuk tertutup.Torak bergerak dari TMB ke TMA.Gas hasil sisa pembakaran akan terdorong oleh torak ke luar melalui katup buang.Motor bakar 4 langkah (Prinsip Motor Bakar)

PushMotor bakar 2 langkah (Prinsip Motor Bakar)Motor bakar 2 (dua) langkah adalah mesin yang proses pembakarannya setiap siklus terdiri dari 2 (dua) langkah piston atau 1 (satu) kali putaran poros engkol. Piston yang bergerak naik dari titik mati bawah ke titik mati atas menyebabkan saluran bilas dan saluran buang akan tertutup. Dalam hal ini gas yang berada dalam ruang pembakaran dikompresikan.Sementara itu gas yang baru masuk ke ruang engkol, beberapa derajat sebelum piston mencapai titik mati atas, busi akan meloncatkan bunga api sehingga akan terjadi pembakaran bahan bakar. Proses pada Langkah Pengisapan:

Torak bergerak dari TMA ke TMB.Pada saat saluran bilas masih tertutup torak, di dalam bak mesin terjadi kompresi terhadap campuran bensin dengan udara.Diatas torak, gas sisa pembakaran dari hasil pembakaran sebelumnya sudah mulai terbuang keluar melalui saluran buang.Saat saluran bilas sudah terbuka, campuran bensin dengan udara mengalir melalui saluran bilas terus masuk kedalam ruang bakar.Motor bakar 2 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Proses pada Langkah Kompresi:Torak bergerak dari TMB ke TMA.Rongga bilas dan rongga buang tertutup, terjadi langkah kompresi dan setelah mencapai tekanan tinggi busi memercikan bunga api listrik untuk membakar campuran bensin dengan udara.Pada saat yang bersamaan, di bawah (di dalam bak mesin) bahan bakar yang baru masuk kedalam bak mesin melalui saluran masuk.Motor bakar 2 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Proses pada Langkah Kerja / Ekspansi:

Torak kembali dari TMA ke TMB akibat adanya tekanan besar yang terjadi pada waktu pembakaran bahan bakar.Saat itu torak turun sambil mengkompres bahan bakar baru di dalam bak mesin.Motor bakar 2 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Proses pada Langkah Buang:Menjelang torak mencapai TMB, saluran buang terbuka dan gas sisa pembakaran mengalir terbuang keluar.Pada saat yang sama bahan bakar baru, masuk kedalam ruang bahan bakar melalui rongga bilas.Setelah mencapai TMB kembali, torak mencapai TMB untuk mengadakan langkah sebagai pengulangan dari yang dijelaskan sebelumnya. Motor bakar 2 langkah (Prinsip Motor Bakar)

Push2 vs 4SISTEM PENYALAAN MOTOR BAKAR MOTOR BENSIN MOTOR DIESEL Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder (internal combustion engine). Motor bakar bensin dilengkapi dengan busi dan karburator yang membedakanya dengan motor diesel .Motor bensin dinamai dengan spark ignitions (Karburator adalah tempat bercampurnya udara dan bensin. Campuran tersebut kemudian masuk ke dalam silinder yang dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik dari busi menjelang akhir langkah kompresi).

Dalam daur motor diesel, udara masuk ke dalam silinder pada langkah menghisap, dan dimampatkan secara adiabatic pada waktu langkah kompresi sampai suhu naik cukup tinggi sehingga minyak bakar yang diinjeksikan pada akhir langkah ini akan terbakar di dalam silinder tanpa memerlukan bunga api. Pembakaran tidak secepat pembakaran motor bensin, dan bagian pertama langkah daya akan berlangsung dengan tekanan yang pokoknya konstan. Bagian selebihnya langkah daya ialah pemuaian adiabatic. Kemudian terjadi langkah membuang, dan selesailah satu daur.

Motor diesel tipe penyalaannya yaitu dengan kompresi, dimana pada langkah hisap hanya udara yang dimasukkan kedalam ruang bakar dan pada sesaat menjelang langkah kompresi berakhir bahan bakar disemprotkan dan dengan tekanan dan temperatur yang tinggi terjadilah pembakaran.BAGIAN-BAGIAN MOTOR BAKAR SERTA FUNGSINYATorak(batang penggerak):

Bagian motor bakar yang bergerak lurus bolak-balik dalam silinder. Ditopang oleh batang torak yang menghubungkan torak dengan poros engkol. Merupakan bagian dari motor bakar yang berfungsi mengkompres muatan segar ke dalam silinder, mengubah tenaga gas(selama ekspansi) menjadi usaha mekanis, dan menyekat hubungan gas diatas dan dibawah torak. Karena fungsinya yang penting, maka harus memiliki sifat-sifat khusus, yaitu ringan, kuat/kokoh, penghantar panas yang baik, koefisien muai kecil dan tahan aus. Biasanya dibuat dari besi tuang kelabu, baja tuang campuran alumunium karena logam ini tahan panas dan tahan aus.BAGIAN-BAGIAN MOTOR BAKAR SERTA FUNGSINYAPoros engkol

Mengubah gerakan torak yang maju mundur menjadi gerakan memutar(putaran mesin). Berada di dalam ruang engkol yang di dalamnya juga terdapat bantalan-bantalan luncur yang berfungsi menstabilkan putaran poros engkol.BAGIAN-BAGIAN MOTOR BAKAR SERTA FUNGSINYAKatup(klep)Untuk memutuskan dan menghubungkan ruang silinder di atas kotak dengan udara luar pada saat dibutuhkanMOTOR 4 TAKKeuntunganKerugian

Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil, sehingga pemakaian bahan bakar lebih hematMekanisme katup lebih banyak, sehingga perawatannya lebih sulitPada putaran rendah lebih baik dan panas lebih rendahSuara mekanis lebih gaduhLangkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan lebih baikLangkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar tidak stabilMOTOR 2 TAK KeuntunganKerugianPembakaran terjadi pada setiap putaran poros engkol, sehingga putaran poros engkol lebih halus dan putaran mesin menjadi lebih halus.Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehingga terjadi kerugian langkah tekanan kembali gas buang lebih tinggiKonstruksinya sederhana (tidak terdapat mekanisme katup)Karena pada bagian silinder terdapat lubang-lubang, timbul gesekan antara ring piston dan lubang, sehingga ring piston lebih cepat aus.

Tenaga yang dihasilkan lebih besar

Mudah terjadi panas pada silinder karena lubang buang terdapat pada bagian silinderKonsumsi bahan bakar dan pelumas lebih banyakMOTOR BENSIN KeuntunganKerugianTekanan kompresi yang dibutuhkan lebih kecil.Konstruksi mesin lebih rumit di banding mesin diesel

Konstruksi mesin lebih kecil dan tidak perlu sekokoh mesin diesel.Memerlukan pengapian untuk proses pembakaranBerat mesin lebih ringan.Tidak ramah lingkungan di banding dieselGetaran yang dihasilkan lebih kecil dengan suara yang halus.Tidak memerlukan baterai terlalu besar pada awal penyalaan.Konstruksi ruang bakar lebih sederhana.MOTOR DIESEL KeuntunganKerugianBiaya pengoperasian lebih ekonomis karena harga bahan bakar lebih murahBerat output horse power lebih tinggiThermal efficiency tinggi (motor bensin adalah 20-30% dan motor diesel adalah 3035%)Getaran selama operasi lebih besar dan suara lebih berisik (noise) lebih besar.Bahaya kebakaran lebih rendah karena titik nyala (flashing point) fuel relative lebih tinggi. Start lebih sulitTidak membutuhkan sistem penyalaan (ignition device) dan carburatorBiaya pembuatan (manufacturing) lebih tinggi.Dapat menghasilkan tenaga yangb esar pada putaran rendah. Perbedaan Motor Diesel dan Motor BensinMesin bensin Mesin diesel Langkah Hisap

Campuran udara dan bensin masuk ke ruang bakar.Hanya udara yang masuk ke ruang bakar.Langkah Kompresi

Piston mengkompresi bensin dan udara.Piston yang mengkompresi udara untuk menaikkan tekanan dan temperaturnya.Langkah PembakaranCampuran bensin-udara dibakar dengan percikan bunga api dari busi.Bahan bakar diinjeksikan pada udara yang bertekanan dan terbakar dengan sendirinya.Langkah Pembuangan

Piston mendorong gas buang keluar dari silinder.Piston mendorong gas buang keluar dari silinder.Power Output RegulationDikontrol melalui jumlah bahan bakar yang tersedia.Dikontrol melalui jumlah bahan bakar yang tersediaKesimpulanMotor bakar adalah suatu perangkat/mesin yang mengubah energi termal/panas menjadi energi mekanik.Motor dibedakan dari proses kerjanya yaitu motor 4 tak dan motor 2 tak. Sedangkan berdasarkan penyalaan bahan bakarnya motor juga dibedakan menjadi 2 yaitu motor bensin dan motor diesel.Untuk motor bensin menggunakan bahan bakar bensin(premium), sedangkan untuk motor diesel menggunakan bahan bakar solar atau minyak diesel.Sistem pengapian motor bensin yaitu bahan bakar langsung di campur dengan udara di karburator, sedangkan untuk motor diesel pencampuran bahan bakar di semprotkan setelah udara masuk.Siklus termodinamika pada motor bensin terdiri dari 2 langkah proses secara adiabatic dan 2 langkah proses secara isokhorik.Siklus thermoinamika pada motor diesel terdiri dari 2 langkah proses secara adiabatic, dan 1 langkah proses secara isokhorok, dan 1 langkah proses secara isobaric.

TERIMA KASIH