Selamat datang diBlog Edy Darwis OTOMOTIF Silahkan Bookmark Laman ini, Terima Kasih ! GBU

Senin, 11 Oktober 2010

MOTOR BAKAR

MOTOR BAKAR
Penemu motor bakar
Entiene Lenoir yang lahir pada tahun 1822 dan meninggal dunia pada tahun 1900 adalah seorang berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan motor bakar 2tak. Sedangkan August Otto yang hidup antara 1832 sampai 1891 adalah seorang berkebangsaan Jerman yang membuat cikal bakal ramainya industri Mobil, si penemu mesin 4tak.
Pada tahun 1860, Otto mendengar kabar ada ilmuwan jenius yang bernama Leonir, yang mampu membuat mesin pembakar dengan dua dorongan putaran alias 2tak. Sayangnya mesin 2tak ini memakai bahan bakar gas. Otto menilai ini kurang praktis.”Kalau saja memakai bahan cair, pasti berdaya guna, karena ngga perlu musingin pembuatan gas”pikir Otto waktu itu. Otto kemudian menciptakan karburator, sayangnya ditolak lembaga paten, karena ada yang mendahului. Namun doski menyempurnakan mesin 2tak dengan 4 dorongan alias 4 langkah. Hasil ini dipatekan di Jerman pada tahun 1863.
Mendapat formula jitu. Lalu ia membuat mesin yang dibiayai oleh Eugene Langen. Konstruksi buatannya mendapatkan medali World Fair di Paris 1867. Dengan mengendus kesuksesan besar mereka berdua menggaet ilmuwan brilian Gottlieb Daimler untuk terus mengembangkan formulanya, hingga kini lahirlah beribu-ribu macam jenis kendaraan yang kita gunakan.

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: motor pembakaran luar dan motor pembakaran dalam.
I. Motor pembakaran luar
Pada motor pembakaran luar ini, proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin itu, sehingga untuk melaksanakan pembakaran digunakan mesin tersendiri. Panas dari hasil pembakaran bahan bakar tidak langsung diubah menjadi tenaga gerak, tetapi terlebih dulu melalui media penghantar, baru kemudian diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya pada ketel uap dan turbin uap.
II. Motor pembakaran dalam
Pada motor pembakaran dalam, proses pembakaran bahan bakar terjadi di dalam mesin itu sendiri, sehingga panas dari hasil pembakaran langsung bisa diubah menjadi tenaga mekanik. Misalnya : pada turbin gas, motor bakar torak dan mesin propulasi pancar gas.
A. Prinsip Kerja Motor Bensin
Pada motor bensin, bensin dibakar untuk memperoleh energi termal. Energi ini selanjutnya digunakan untuk melakukan gerakan mekanik. Prinsip kerja motor bensin, secara sederhana dapat dijelaskan sebagai berikut : campuran udara dan bensin dari karburator diisap masuk ke dalam silinder, dimampatkan oleh gerak naik torak, dibakar untuk memperoleh tenaga panas, yang mana dengan terbakarnya gas-gas akan mempertinggi suhu dan tekanan. Bila torak bergerak turun naik di dalam silinder dan menerima tekanan tinggi akibat pembakaran, maka suatu tenaga kerja pada torak memungkinkan torak terdorong ke bawah. Bila batang torak dan poros engkol dilengkapi untuk merubah gerakan turun naik menjadi gerakan putar, torak akan menggerakkan batang torak dan yang mana ini akan memutarkan poros engkol. Dan juga diperlukan untuk membuang gas-gas sisa pembakaran dan penyediaan campuran udara bensin pada saat-saat yang tepat untuk menjaga agar torak dapat bergerak secara periodik dan melakukan kerja tetap.


Kerja periodik di dalam silinder dimulai dari pemasukan campuran udara dan bensin ke dalam silinder, sampai pada kompresi, pembakaran dan pengeluaran gas-gas sisa pembakaran dari dalam silinder inilah yang disebut dengan “siklus mesin”. Pada motor bensin terdapat dua macam tipe yaitu: motor bakar 4 tak dan motor bakar 2 tak. Pada motor 4 tak, untuk melakukan satu siklus memerlukan 4 gerakan torak atau dua kali putaran poros engkol, sedangkan pada motor 2 tak, untuk melakukan satu siklus hanya memerlukan 2 gerakan torak atau satu putaran poros engkol.
B. Cara Kerja Motor Bensin 4 Langkah
Torak bergerak naik turun di dalam silinder dalam gerakan reciprocating. Titik tertinggi yang dicapai oleh torak tersebut disebut titik mati atas (TMA) dan titik terendah disebut titik mati bawah (TMB). Gerakan dari TMA ke TMB disebut langkah torak (stroke). Pada motor 4 langkah mempunyai 4 langkah dalam satu gerakan yaitu langkah penghisapan, langkah kompresi , langkah kerja dan langkah pembuangan.
B.1. Langkah hisap
Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila plunyer ditarik dengan tiba-tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama juga terjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang menutup.
B.2. Langkah kompresi
Dalam gerakan ini campuran udara bensin yang di dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA. Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin ini ditambah lagi, tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran.
B.3. Langkah kerja
Dalam gerakan ini, campuran udara bensin yang dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang mendorong torak ke bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran.
B.4 Langkah buang
Dalam gerak ini, torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong gas-gas yang telah terbakar dari silinder. Selama gerak ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada keadaan untuk memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan penuh, hisap- kompresi-kerja-buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas.



Siklus 2-Tak Mesin Diesel
Motor diesel dikategorikan dalam motor bakar torak dan mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Penggunaan motor diesel bertujuan untuk mendapatkan tenaga mekanik dari energi panas yang ditimbulkan oleh energi kimiawi bahan bakar, energi kimiawi tersebut diperoleh dari proses pembakaran antara bahan bakar dan udara di dalam ruang bakar.
Pada motor diesel ruang bakarnya bisa terdiri dari satu atau lebih tergantung pada tujuan perancangan, dan dalam satu silinder dapat terdiri dari satu atau dua torak.
Tekanan gas hasil pembakaran akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol. Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.
Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto.
Diagram P-V siklus diesel dua langkah
Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang ditimbulkan oleh dua elektroda busi, sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar hingga mencapai temperatur nyala akibat kompresi torak. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.
1) Perbedaan Motor 2 tak dan 4 tak adalah perbedaan jumlah gerakkan torak untuk menyelesaikan satu siklus.

Motor 2 tak: Untuk menghasilkan daya bersih dalam satu siklus, hanya 2 kali gerakan torak. 1 kali naik dan 1 kali turun. Gerakan putar poros engkol juga hanya satu putaran.

Motor 4 tak: Untuk menghasilkan daya bersih dalam satu siklus, perlu 4 kali gerakan torak. 2 kali naik dan 2 kali turun. Gerakan putar poros engkol adalah dua putaran.

Karena prinsipnya yang berbeda maka konstruksinya juga berbeda. terutama dari sisi pemasukan bahan bakar dan pengeluaran gas buang hasil pembakaran.

2)
Persamaan gas ideal
PV = nRT
P1V1/n1T1 = R .. (1)
P2V2/n2T2 = R .. (2)

Subtitusi (1) dan (2)
P1V1/n1T1 = P2V2/n2T2, V konstan dan T konstan.
P1/P2 = n1/n2
P1/P2 = 3/5

Model P1/P2 = n1/n2 merupakan model Dalton. Pada model Amagat V1/V2 = n1/n2




MOTOR BENSIN

MOTOR BENSIN
Motor bensin adalah suatu jenis motor pembakaran dalam yang berbahan bakar bensin.Motor bensin berdasarkan langkah kerjanya dapat dibagi dua,yaitu : motor empat tak dan motor dua tak . Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder,dimana dengan pembakaran bahan bakar ini akan timbul panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk mengembang.Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan,akibatnya tekanan di dalam silinder akan naik.Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan mobil.
Motor empat tak adalah suatu jenis motor yang bekerja dengan empat langkah untuk menghasilkan satu kali langkah usaha.
Cara kerja :
Mula-mula gas yang merupakan campuran bahan bakar dengan udara yang dihasilkan dari karburator dihisap masuk ke dalam silinder kemudian dimampatkan dan dibakar.Karena panas,gas tersebut mengembang dan karena ruangan terbatas maka tekanan di dalam silinder atau ruang bakar naik dan tekanan ini mendorong torak ke bawah dan menghasilkan langkah usaha yang oleh batang torak diteruskan ke poros engkol dan poros engkol akan berputar.
Motor bensin adalah suatu jenis motor pembakaran dalam yang berbahan bakar bensin.Motor bensin berdasarkan langkah kerjanya dapat dibagi dua,yaitu : motor empat tak dan motor dua tak .Motor bensin menghasilkan tenaga dari pembakaran bahan bakar di dalam silinder,dimana dengan pembakaran bahan bakar ini akan timbul panas yang sekaligus akan mempengaruhi gas yang ada di dalam silinder untuk mengembang.Karena gas tersebut dibatasi oleh dinding silinder dan kepala silinder maka walaupun ingin mengembang tetap tidak ada ruangan,akibatnya tekanan di dalam silinder akan naik.Tekanan inilah yang dimanfaatkan untuk menghasilkan tenaga yang akhirnya dapat menggerakkan mobil. motor empat tak adalah suatu jenis motor yang bekerja dengan empat langkah untuk menghasilkan satu kali langkah usaha.
Mesin mobil merupakan pembangkit tenaga (gerak), pada mesin inilah dibangkitkan tenaga yang kemudian menlmbulkan gerak putar. Bagian-bagian motor dapat dipisahkan menjadi dua yakni bagian yang bergerak dan bagian yang tak bergerak. Sistim yang ada pada sebuah motor terdiri atas sistem bahan bakar, sistim pelumasan, dan sistim pendingin Motor dibedakan dari proses kerjanya yaitu motor empat (4) takt dan motor 2 takt. Sedangkan berdasarkan penyalaan bahan bakarnya motor juga dibedakan menjadi 2 yaitu motor bensin dan motor diesel.
Motor bensin dan motor diesel bekerja dengan torak bolak balik (naik turun pada motor gerak). Keduanya bekerja pada prinsip 4 langkah dan prinsip ini umumnya digunakan pada teknik mobil. Untuk motor dengan penyalaan busi disebut motor bensin dengan menggunakan bahan bakar bensin(premium), sedangkan untuk motor diesel menggunakan bahan bakar solar atau minyak diesel.
Dalam proses pembakaran tenaga panas bahan bakar diubah ketenaga mekanik melalui pembakaran bahan bakar didalam motor. Pembakaran adalah proses kimia dimana Karbondioksida dan zat air bergabung dengan oksigen dalam udara. Jika pembakaran berlangsung maka diperlukan : a)Bahan bakar dan udara dimasukkan kedalam motor b)Bahan bakar dipanaskan hingga suhu tinggi Pembakaran menimbulkan panas dan menghasilkan tekanan, kemudian menghasilkan tenaga mekanik. Campuran masuk kedalam motor mengandung udara dan bahan bakar. Perbandingan campuran kira kira 12-15 berbanding 1 setara 12-15 kg udara dalam 1 kg bahan bakar. Yaitu karbon dioksida 85% dan zat asam (Oksigen) 15 % atau 1/5 bagian dengan karbon dioksida dan zat air. Zat lemas (N) tidak mengambil bagian dalam pembakaran.
Jika diperhatikan lebih jauh terdapat banyak perbedaan antara motor bensin dan motor diesel:
Perbedaan motor diesel dan bensin:
1.Gas yang diisap pada langkah motor bensin adalah campuran antara bahan bakar dan udarasedangkan pada motor diesel adalah udara murni.
2.Bahan bakar pada motor bensin terbakar oleh loncatan bunga api busi, sedangkan pada motor diesel oleh suhu kompresi tinggi.
3.Motor bensin menggunakan busi sedangkan motor diesel menggunakan injector (nozzel)
Kelebihan dan kekurangan antara motor bensin dan motor diesel;
Kelebihan dan kekurangan antara motor bensin dan motor diesel
kelebihan
•Getaran motor bensin lebih halus dan pada ukuran dan kapasitas yang sama mesin motor bensin lebih ringan


kekurangan
•Motor bensin tidak tahan bekerja terus-menerus dalam waktun yang lama sedangkan diesel
sebaliknya. Dengan medan yang berat
•Motor bensin peka pada suhu yang tinggi terutama komponen sistem pengapiannya,
sedangkan motor diesel tahan bekerja pada suhu yang tinggi
•Bahan bakar motor bensin harus bermutu baik karena peka terhadap bahan bakar, beda dengan dengan motor diesel hampir dapat menggunakan bahan bakar dari berbagai jenis dan mutu.
Keduanya baik motor bensin dan diesel keduanya bekerja dengan proses 4 tak dan 2 tak, dimana
motor 4 tak adalah motor yang bekerja setiap satu kali pembakaran bahan bakamya memerlukan
4 kali langkah piston atau 2 kali putaran poros engkol.
Cara kerja :
•Mula-mula gas yang merupakan campuran bahan bakar dengan udara yang dihasilkan dari karburator dihisap masuk ke dalam silinder kemudian dimampatkan dan dibakar.Karena panas,gas tersebut mengembang dan karena ruangan terbatas maka tekanan di dalam silinder atau ruang bakar naik dan tekanan ini mendorong torak ke bawah dan menghasilkan langkah usaha yang oleh batang torak diteruskan ke poros engkol dan poros engkol akan berputar
PRINSIP KERJA MOTOR BENSIN EMPAT LANGKAH
Langkah Hisap
Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin di hisap ke dalam silinder.Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak dari titik mati atas ( TMA ) ke titik mati bawah (TMB), menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar.

Dalam langkah ini, campuran bahan bakar dan bensin ke dalam silinder. Katup hisap membuka sedangkan katup buang tertutup. Waktu torak bergerak ke bawah, menyebabkan ruang silinder menjadi vakum dan menyebabkan masuknya campuran udara dan bahan bakar ke dalam silinder yang disebabkan adanya tekanan udara luar
Langkah Kompresi
Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, sehingga akan
mudah terbakar. Saat inilah percikan api dari busi terjadi . Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai titk mati atas ( TMA ). ( Sumber : New Step 1, hal 3 -4)

Dalam langkah ini, campuran udara dan bahan bakar dikompresikan. Katup hisap dan katup buang tertutup. Waktu torak naik dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA), campuran bensin yang dihisap tadi dikompresikan. Akibatnya tekanan dan temperaturnya akan naik, saat ini percikan api dari busi terjadi sebingga akan mudah terbakar. Poros engkol berputar satu kali ketika torak mencapai TMA.
Langkah Usaha
Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenaga untuk menggerakkan kendaraan. Saat torak mencapai titik mati atas ( TMA ) pada saat langkah kompresi, busi memberikan loncatan bunga api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.
Dalam langkah ini, mesin menghasilkan tenga untuk menngerakkan kendaraan. Sesaat torak mencapai TMA pada saaat langkah kompresi,busi atau meberi loncatan api pada campuran yang telah dikompresikan. Dengan adanya pembakaran, kekuatan dari tekanan gas pembakaran yang tinggi mendorong torak ke bawah. Usaha ini yang menjadi tenaga mesin.

Langkah Buang
Dalam langkah ini, gas yang sudah terbakar, akan dibuang ke luar silinder. Katup buang membuka sedangkan katup hisap tertutup.Waktu torak bergarak dari titik mati bawah ( TMB ) ke titik mati atas ( TMA ), mendorong gas bekas keluar dari silinder. Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit ( valve overlap ) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan ( campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran ). Ketika torak mencapai TMA, akan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.
Proses Kerja adalah keseluruhan langkah yang berurutan untuk terjadinya satu siklus kerja dari motor. Proses kerja ini terjadi berurutan dan berulang-ulang. Piston motor bergerak bolak balik dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB) dan dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) pada langkah selanjutnya
Pada motor empat langkah, proses kerja motor diselesaikan dalam empat langkah piston. Langkah pertama yaitu piston bergerak dari TMA ke TMB, disebut langkah pengisian. Langkah kedua yaitu piston bergerak dari TMB ke TMA disebut langkah kompresi. Langkah ketiga piston bergerak dari TMA ke TMB disebut langkah usaha. Pada langkah usaha in terjadilah proses pembakaran bahan bakar (campuran udara dan bahan bakar) didalam silinder motor / ruang pembakaran yang menghasilkan tenaga yang mendorong piston dariTMA keTMB. Langkah keempat yaitu piston bergerak dari TMB ke TMA disebut langkah pembuangan. Gas hasil pembakaran didorong oleh piston keluar silinder motor. Jadi pada motor empat langkah proses kerja mptor untuk menghasilkan satu langkah usaha (yang menghasilkan tenaga) diperlukan empat langkah piston. Empat langkah piston berarti sama dengan dua kali putaran poros engkol.
Pada motor dua langkah proses kerja motornya untuk mendapatkan satu kali langkah usaha hanya diperlukan dau kali langkah piston. Motor dua langkah yang paling sederhana, pintu masuk atau lubang masuk dan lubang buang terletak berhadap-hadapan yaitu berada pada sisi bawah pada dinding silinder motor. Proses kerjanya adalah sebagai berikut. Piston berada TMB, kedua lubang (masuk dan buang) sama sama terbuka kemudian campuran udara dan bahan bakar dimasukkan kedalam silinder melalui lubang masuk. Gerakan piston dari TMB ke TMA, maka lubang masukakan tertutup dan tertutup pula lubang buang.maka terjadilah langkah kompresi. Pada akhir langkah kompresi ini terjadilah pembakaran gas bahan bakar. Dengan terjadinya pembakaran gas bahan bakar maka dihasilkan tenaga pembakaran yang mendorong piston ke bawah dari TMA ke TMB. Langkah usaha terakhir terjadilah pembuangan gas bekas begitu terbuka lubang buang. Sesudah itu terbuka pula lubang masuk sehingga terjadi pemasukkan gas baru sekaligus mendorong mendorong gas bekas keluar melalui lubang buang. Dengan demikian pada motor dua langkah proses motor untuk menghasilkan satu kali langkah usaha / pembakaran gas dalam silinder , hanya diperlukan dua langkah piston . dilihat dari putaran poros engkolnya diperlukan satu kali putaran poros engkol.
Dalam langkah ini, gas yang terbakar, akan dibuang dalam siinder. Katup buang terbuka dan torak bergarak dari TMA ke TMB, mendorong gas bekas keluar dari silinder. Ketika torak mencapai TMA, kan mulai bergerak lagi untuk persiapan langkah berikutnya, yaitu langkah hisap. Poros engkol telah melakukan 2 putaran penuh dalam satu siklus yang terdiri dari empat langkah yaitu, 1 langkah hisap, 1 langkah kompresi, 1 langkah usaha, 1 langkah buang yang merupakan dasar kerja dari pada mesin empat langkah.


Langkah I : Pemasukan (Penghisapan)
Torak bergerak ke bawah dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Katup pemasukan terbuka sebelum TMA dan tertutup 35 – 45 derajat sebelum TMB. Katup pengeluaran dalam keadaan tertutup. Campuran udara dan bahan bakar masuk ke ruang pembakaran.
Langkah II : Pemampatan (K ompresi)
Kedua katup (pemasukan dan pengeluaran) dalam keadaan tertutup. Torak bergerak ke atas dari TMB, campuran udara dan bahan bakar dimampatkan samapi 1/5 - 1/10 (perbandingan kompresi).
Langkah III : Usaha (Tenaga)
Pada akhir tahap kompresi, campuran bahan bakar terbakar oleh loncatan api listrik dari busi, dan menghasilkan tenaga yang mendorong torak ke bawah, diteruskan pada stang torak dan selanjutnya memutar poros engkol. Untuk membakar seluruh bahan bakar di dalam ruang pembakaran, diperlukan waktu, dan tekanan yang maksimum harus dicapai setelah TMA. Pada motor yang RPM-nya lebih dari 1.500, tekananan maksimum dicapai pada hampir 12 derajat setelah TMA. Untuk memperoleh tujuan atau hasil tersebut, maka pengapian pada busi dilakukan pada 10 derajat sebelum TMA sampai dengan 45 derajat setelah TMA.
Langkah IV : Pembuangan (Pengeluaran)
Dikarenakan tekanan pembakaran gas sangat kuat, kalau sisa pembakaran tidak segera dikeluarkan, maka akan menyebabkan kesukaran untuk gerakan atau langkah selanjutnya, sehingga katup pengeluaran mulai terbuka pada 45 derajat sebelum TMB, dan tetap terbuka sampai 0 – 5 derajat setelah TMA untuk kesempurnaan pembuangan sisa bahan bakar.

Jumat, 08 Oktober 2010

MOTOR DIESEL

MOTOR DIESEL
Mesin diesel adalah sejenis mesin pembakaran dalam; lebih spesifik lagi, sebuah mesin pemicu kompresi, dimana bahan bakar dinyalakan oleh suhu tinggi gas yang dikompresi, dan bukan oleh alat berenergi lain (seperti busi). Motor diesel merupakan salah satu jenis motor pembakaran dalam yang membakar bahan bakar melalui proses injeksi sampai panas tertentu, dengan tekanan udara yang tinggi dalam ruang bakar. Pada umumnya mesin dengan jenis pembakaran dalam mengoperasikan mesinnya dalam dua jenis, yaitu mesin dengan dua langkah dan mesin dengan empat langkah
Sejarah Motor Diesel
Pencipta motor Diesel adalah Rudolf Diesel (Jerman) dipertunjukkan pada tahun 1898. Pada tahun 1876 seorang Jerman lain Nikolaus Otto memperkenalkan motor empat langkah yang merupakan prinsip kerja dari motor bensin. Kedua tokoh tersebut diatas merupakan perintis jalan bagi pengembangan motor bakar torak pada waktu ini, namun sebelum itu yaitu pada tahun 1860 seorang perancis bernama Leonir berhasil membuat mesin gas bersiklus dua langkah. Pada mesin tersebut katup isap menutup menjelang akhir gerakan torak dari TMB ke TMA dan justru pada waktu itu diadakan loncatan bunga api listrik untuk menyalakan dan membakar gas pada tekanan atmosfir. Oleh karena mesin yang bekerja dengan sistem tanpa kompresi itu ternyata tidak dapat menghasilkan daya dan efisiensi yang tinggi, maka seorang perancis bernama Beau de Rochas pada tahun 1862 berusaha memperbaikinya, dia memandang perlu mengadakan kompresi lebih dahulu sebelum gas itu dinyalakan. Teori tersebut kemudian menjadi prinsip kerja mesin dengan siklus empat langkah. Ide ini dituangkan untuk pertama kalinya pada mesin yang dibuat oleh Otto.
Motor bakar adalah mesin kalor dimana gas panas diperoleh dari proses pembakaran didalam mesin itu sendiri dan langsung dipakai untuk melakukan kerja mekanis, yaitu menjalankan mesin tersebut. Jadi, mesin pancar gas untuk pesawat terbang , sistem turbin gas untuk pusat tenaga listrik atau propulsi kapal, dan bahkan motor roketpun termasuk golongan motor bakar.
Motor diesel biasa disebut motor penyalaan kompresi (compression ignition engine) oleh karena cara penyalaan bahan bakarnya dilakukan dengan menyemprotakan bahan bakar ke dalam udara yang telah bertekanan dan bertemperatur tinggi, sebagai akibat dari proses kompresi. Sedangkan motor bensin biasanya dinamai motor penyalaan bunga api (spark ignition engine) karena penyalaan bahan bakar dilakukan dengan pertolongan bunga api (listrik).
Dalam sejarah perkembangannya, kurang lebih seratus tahun sejak dibuat untuk pertama kalinya, motor bakar torak adalah penggerak mula yang ringan dan kompak. Meskipun turbin gas menempati posisi yang terbaik sebagai mesin propulsi pesawat terbang, namun motor bakar torak masih unggul sebagai mesin penggerak kendaraan bermotor, kereta api, kapal mesin konstruksi, mesin pertanian, pompa, generator listrik dan sebagainya.

Mesin ini ditemukan pada tahun 1892 oleh Rudolf Diesel, yang menerima paten pada 23 Februari 1893. Diesel menginginkan sebuah mesin untuk dapat digunakan dengan berbagai macam bahan bakar termasuk debu batu bara. Dia mempertunjukkannya pada Exposition Universelle (Pameran Dunia) tahun 1900 dengan menggunakan minyak kacang (biodiesel). Kemudian diperbaiki dan disempurnakan oleh Charles F. Kettering.
a. Bagaimana mesin diesel bekerja
Ketika gas dikompresi, suhunya meningkat, mesin diesel menggunakan sifat ini untuk menyalakan bahan bakar. Udara diisap ke dalam silinder mesin diesel dan dikompresi oleh piston yang merapat, jauh lebih tinggi dari rasio kompresi dari mesin menggunakan busi. Pada saat piston memukul bagian paling atas, bahan bakar diesel dipompa ke ruang pembakaran dalam tekanan tinggi, melalui nozzle atomising, dicampur dengan udara panas yang bertekanan tinggi. Hasil pencampuran ini menyala dan membakar dengan cepat.
Ledakan tertutup ini menyebabkan gas dalam ruang pembakaran di atas mengembang, mendorong piston ke bawah dengan tenaga yang kuat dan menghasilkan tenaga dalam arah vertikal. Rod penghubung menyalurkan gerakan ini ke crankshaft yang dipaksa untuk berputar, menghantar tenaga berputar di ujung pengeluaran crankshaft.
Scavenging (mendorong muatan-gas yang habis terbakar keluar dari silinder, dan menarik udara segara kedalam) mesin dilaksanakan oleh ports atau valves. Untuk menyadari kemampuan mesin diesel, penggunaan turbocharger untuk mengkompres udara yang disedot masuk sangat dibutuhkan; intercooler untuk mendinginkan udara yang disedot masuk setelah kompresi oleh turbocharger untuk meningkatkan efisiensi.
Motor Diesel Empat langkah
Motor empat tak/langkah merupakan sebuah motor yang pembakaran bahan bakarnya terjadi secara eksplosif dalam volume tetap, dan untuk tiap-tiap proses usahanya dibutuhkan empat langkah. Dimana motor tersebut akan bekerja secara penuh melalui empat langkah gerakan piston atau dua putaran penuh crankshaft (poros engkol). Untuk memaksimalkan proses ini maka mesin memerlukan adanya suatu mekanisme katup masuk dan katup keluar.
Pada posisi akhir langkah, yang dikenal sebagai posisi bottom dead center (BDC), katup masuk menutup dan udara dalam silinder terkompresi ( secara otomatis akan meningkatkan temperatur) seiring dengan gerakan piston yang naik keatas .
Bahan bakar akan terinjeksi pada saat piston mencapai TDC dan proses pembakaran mulai terjadi, dengan memproduksi udara bertekanan tinggi dalam gas. Pada proses ini, piston terdorong ke bawah dengan gas bertekanan tinggi dan pada posisi BDC katup keluar terbuka. Akhir dari langkah ini adalah pengeluaran gas yang terbakar seiring dengan piston meningkat menuju TDC dan selanjutnya proses ini akan berulang kembali.
Empat proses diatas dikenal sebagai proses inlet/suction (masukan), proses compression (kompresi), proses power (tenaga), dan yang terakhir proses exhaust (keluaran).
Motor Diesel Empat Langkah :
Keuntungan
• Lebih hemat bahan bakar, hal ini disebabkan pada motor diesel dua langkah terjadi ketidak sempurnaan pembakaran akibat pembilasan yang tidak tuntas, juga karena ada kerja tambahan pada motor diesel dua langkah karena ada tambahan panjang akibat adanya lubang buang dan lubang bilas.
• Karena dalam dua putaran crank shaft baru terjadi satu kali pembakaran (langkah tenaga), maka putaran mesin untuk motor diesel empat langkah dapat di tinggikan (rpm tinggi), sedangkan motor diesel dua langkah tidak dapat karena bila rpm mesin ditinggikan tekanan terhadap mesin (akibat pembakaran terjadi pada setiap putaran crankshaft) terlalu tinggi sehingga material mesin tidak akan mampu menahannya.
• Cocok diaplikasikan untuk auxilliary engine yang memutar generator karena motor diesel empat langkah akan menghasilkan tenaga yang lebih rata sehingga voltase yang dihasilkan juga akan stabil.

Motor Diesel Dua Langkah
Motor dua langkah merupakan proses gerakan dua langkah piston atau satu putaran dari crankshaft. Agar proses ini berjalan dengan sempurna dimana dalam proses ini setiap langkah berjalan dengan waktu yang singkat maka diperlukan beberapa perlengkapan pendukung. Pertama, udara segar harus ditekan dibawah tekanan. Udara yang masuk dipergunakan untuk mengeluarkan atau membersihkan gas yang keluar dan kemudian mengisi kembali ruangan dengan udara segar. Pada proses ini lubang katup, dikenal sebagai ‘ports’ yang digunakan sebagai jalan buka dan tutup pergerakan dari piston.
Pada gambar dibawah, piston pada puncak langkah dimana bahan bakar terinjeksi dan pembakaran baru dimulai . Piston terdorong ke bawah sampai mencapai exhaust port. Gas yang terbakar kemudian masuk ke exhaust dan piston kembali turun kebawah sampai terbukanya inlet atau scavenge port. Udara bertekanan kemudian masuk dan menggerakkan keluar gas yang ada. Piston pada saat langkah ulang, akan menutup inlet dan exhaust port. Udara kemudian ditekan seiring dengan pergerakan piston ke puncak langkah.
Motor Diesel Dua langkah :
Keuntungan :
• Untuk volume ruang bakar yang sama (panjang dan diameter ruang bakar) diesel engine 2 langkah akan memberikan tenaga yang lebih besar kalau dibandingkan dengan motor 4 langkah. Hal ini dikarenakan pada 2 langkah untuk menghasilkan tenaga diperlukan 2 langkah torak, sedangkan 4 langkah butuh 4 gerakan torak, sehingga secara hitungan praktis, Motor diesel 2 langkah mempunyai tenaga 2 kali lebih besar dibandingkan motor diesel 4 langkah.
• Untuk mendapatkan daya yang sama motor diesel dua langkah akan mempunyai volume ruang bakar yang separoh lebih kecil dari pada motor diesel empat langkah, sehingga dimensi dari motor secara keseluruhan juga akan lebih kecil.
• Konstruksi yang sederhana, karena tidak memerlukan katup exhaust maupun inlet (meskipun dalam perkembangannya mulai digunakan juga katup buang/exhaust), sehingga dalam perawatan akan lebih mudah dibandingkan dengan motor diesel empat langkah.
• Putaran motor diesel dua langkah biasanya lebih rendah dari pada motor diesel empat langkah, sehingga kadangkala dapat langsung dihubungkan dengan propeller (tanpa menggunakan gigi reduksi/reduction gear)
Kerugian
• Karena adanya port (lubang) buang dan lubang hisap/lubang bilas maka panjang keseluruhan dari silinder akan bertambah, sehingga motor diesel dua langkah mempunyai tinggi yang lebih, ini mungkin akan kurang menguntungkan apabila digunakan pada kamar mesin yang mempunyai ketinggian rendah
• Motor diesel dua langkah lebih boros dibandingkan dengan motor diesel empat langkah, hal ini disebabkan pembilasan yang kurang sempurna yang mengakibatkan pembakaran kurang sempurna
• Sistem pelumasan pada motor diesel dua langkah, menggunakan dua sistem pelumasan, bagian bawah port dan katup katup digunakan pelumasan mesin seperti pada motor diesel empat langkah namun pada bagian diatas exhaust port dan scavenging port tidak dapat digunakan pelumas mesin, karena akan menyebabkan minyak pelumas akan mengumpul pada port sehingga digunakan jenis minyak pelumas yang dapat ikut terbakar bersama bahan bakar, jenis minyak pelumas ini disebut cyl lubrication oil.


b. Tipe mesin diesel
Pembakaran
Fuel oil disemprotkan ke dalam silinder berbentuk butir-butir cairan yang halus. Oleh karena udara di dalam silinder pada saat tersebut sudah bertemperatur dan bertekanan tinggi maka butir-butir tersebut akan menguap. Penguapan butir bahan bakar itu dimulai pada bagian permukaan luarnya, yaitu bagian yang terpanas. Uap bahan bakar yang terjadi itu selanjutnya bercampur dengan udara yang ada di sekitarnya. Proses penguapan ini berlangsung terus selama temperatur sekitarnya mencukupi. Jadi, proses penguapan juga terjadi secara berangsur-angsur. Demikian juga proses pencampuran dengan udara. Maka pada suatu saat dimana terjadi campuran bahan bakar udara yang sebaik-baiknya, proses pembakaran juga dapat berlangsung dengan sebaik-baiknya. Sedangkan proses pembakaran di dalam silinder juga terjadi secara berangsur-angsur dimana proses pembakaran awal terjadi pada tempertaur yang relatif lebih rendah dan laju pembakarannya pun akan bertambah cepat. Hal itu disebabkan karena pembakaran berikutnya berlangsung pada temperatur lebih tinggi.
Setiap butir bahan bakar mengalami proses tersebut diatas. Hal itu juga menunjukkan bahwa proses penyalaan bahan bakar di dalam motor Diesel terjadi pada banyak tempat (tidak seperti spark ignition engine yang mula mula terbakar hanya yang berada di dekat bunga api listriknya). Sekali penyalaan dapat dilakukan, dimanapun juga, baik temperatur maupun tekanannya akan naik sehingga pembakaran akan dilanjutkan dengan lebih cepat ke semua arah.
Proses pembakaran dapat dipercepat antara lain dengan memusar udara yang masuk ke dalam silinder, yaitu untuk mempercepat dan memperbaiki proses pencampuran bahan bakar dan udara. Namun demikian, jika pusaran udara itu begitu besar maka ada kemungkinan terjadi kesukaran menstart engine dalam keadaan dingin. Hal itu disebabkan karena proses pemindahan panas dari udara ke dinding silinder , yang masih dalam keadaan dingin, menjadi lebih besar sehingga udara tersebut menjadi dingin juga. Sebaliknya, jika mesin sudah panas temperatur udara sebelum langkah kompresi menjadi tinggi, sehingga dengan pusaran udara dapat diperoleh kenaikan tekanan efektif rata-ratanya.
Oleh karena itu engine akan bekerja lebih efisien pula. Maka akan terdapat berbagai macam konstruksi ruang bakar engine agar mendapatkan pusaran udara yang baik.

Ada dua kelas mesin diesel: dua-stroke dan empat-stroke. banyak mesin diesel besar beroperasi dalam dua-stroke cycle. Mesin yang lebih kecil biasanya menggunakan empat-stroke cycle.
Biasanya kumpulan silinder digunakan dalam kelipatan dua, meskipun berapapun jumlah silinder dapat digunakan selama muatan di crankshaft di tolak-seimbangkan untuk mencegah getaran yang berlebihan. Inline-6 paling banyak diproduksi dalam mesin tugas-medium ke tugas-berat, meskipun V8 dan straight-4 juga banyak diproduksi.
Kelambatan penyalaan bahan bakar
Bahan bakar diesel engine mulai terbakar di tempat-tempat di dalam silinder dimana terdapat perbandingan campuran yang sebaik-baiknya untuk terbakar (pas komposisinya). Tapi dapat dikatakan peristiwa tersebut terjadi tidak seragam, bahan bakar yang disemprotkan kedalam silinder itu tidak segera terbakar, tetapi ada waktu persiapan yang diperlukan sebelum terbakar , yaitu kira-kira 1/1000 detik. Waktu persiapan itu biasanya dinamakan ‘periode persiapan pembakaran’ atau ‘kelambatan penyalaan’. Kelambatan penyalaan itu adalah jumlah waktu yang diperlukan untuk fenomena fisik, misalnya untuk pemindahan panas, penguapan , difusi dan fenomena kimia, misalnya reaksi-temperatur rendah. Kelambatan penyalaan tergantung pada penyalaan, tekanan, temperatur, pusaran udara.dan jenis bahan bakar yang dipergunakan.


Pembilasan
Pembilasan adalah pembuangan gas buang dengan jalan meniup gas buang dengan udara bersih. pembilasan diperlukan untuk menjamin bahwa udara yang terdapat didalam ruang bakar untuk proses pembakaran berikutnya adalah udara bersih. Karena apabila masih terdapat gas buang di dalam ruang bakar, maka pasokan oksigen tidak akan cukup dan pembakaran yang terjadi tidak sempurna.
Pembilasan dilakukan dengan jalan melakukan overlap antara langkah hisap dan langkah buang; dengan kata lain kedua langkah tersebut terjadi pada satu waktu.
Pada motor diesel empat langkah, pada saat katup buang belum tertutup, katup hisap sudah terbuka dan udara bersih dari katup hisap akan mengalir ke katup buang dan mendorong gas buang keluar.
Pada motor diesel dua langkah proses scavenging berlangsung lebih lama, karena volume yang harus dibilas juga lebih besar; karena port/lubang hisap dan bilas dapat dikatakan sejajar maka pada pojok-pojok ruang bakar akan sulit dibersihkan dari gas-gas buang; kecuali bila udara bersih yang digunakan untuk membersihkan gas buang mempunyai tekanan yang tinggi.
Motor diesel, tidak dapat berdiri sendiri tanpa dibantu sistem-sistem penunjang, yaitu sistem bahan bakar, sistem pelumas, sistem pendingin, sistem udara start dimana masing-masing mempunyai komponen-komponen yang berlainan dan masing-masing dihubungkan dengan motor diesel dengan menggunakan pipa, sehingga pada kenyataannya akan banyak sekali pipa yang menuju dan dari motor diesel. Hal ini menyebabkan keruwetan dan kesulitan apabila kita akan mengontrol motor dieselnya, sehingga pipa-pipa dan peralatan kecil lainnya di tutupi dengan floor dan ditempat-tempat dimana peralatan harus dikontrol (misalkan katup) diberi bukaan sehingga dapat diakses.

c. Keunggulan dan kelemahan dibanding dengan mesin bensin
Mesin diesel lebih besar dari mesin bensin dengan tenaga yang sama karena konstruksi berat diperlukan untuk bertahan dalam pembakaran tekanan tinggi untuk penyalaan. Dan juga dibuat dengan kualitas sama yang membuat penggemar mendapatkan peninkatan tenaga yang besar dengan menggunakan mesin turbocharger melalui modifikasi yang relatif mudah dan murah. Mesin bensin dengan ukuran sama tidak dapat mengeluarkan tenaga yang sebanding karena komponen di dalamnya tidak mampu menahan tekanan tinggi, dan menjadikan mesin diesel kandidat untuk modifikasi mesin dengan biaya murah.
Penambahan turbocharger atau supercharger ke mesin meningkatkan ekonomi bahan bakar dan tenaga. Rasio kompresi yang tinggi membuat mesin diesel lebih efisien dari mesin menggunakan bensin. Peningkatan ekonomi bahan bakar juga berarti mesin diesel memproduksi karbon Mesin Diesel
Oleh: Joko Sulistyono
Sekalipun mesin diesel memiliki kekurangan dalam hal kebisingan dibandingkan mesin bensin. Mesin diesel karena keunggulan effisiensi bahan bakar menjadi pilihan banyak pengguna motor bakar untuk kendaraannya. Sebagai efek dari semakin ketatnya peraturan terhadap pencemaran lingkungan hidup, mesin diesel menjadi salah satu pilihan dalam pemakaian sistem internal-combustion engine. Internal-combustion engine ini kita temui dalam sistem mobil, kapal, alat pembangkit listrik portable, bus, traktor dsb. Salah satu keunggulan mesin diesel adalah sistem pembakarannya menggunakan Compression-ignition ( pembakaran-tekan), yang tidak memerlukan busi.

Sistem ini memungkinkan tercapainya tekanan awal yang tinggi sebelum terjadi proses pembakaran, hal ini akan meningkatkan thermal-effisiency dibandingkan sistem yang lain. Keunggulan yang lain adalah fleksibilitas jenis bahan bakar yang bisa digunakan, karena pembakaran yang terjadi tidak memerlukan pengontrolan bunga api, berbagai jenis bahan bakar bisa dipakai. Misalnya; minyak tanah, minyak sawit, produk minyak berat dari minyak mentah, alkohol, emulsi( campuran air dan bahan bakar solar) dsb.
Applikasi dari sistem pembakaran diesel ini bisa ditemui di dunia automotive untuk angkutan berat, tractor, bulldozer, pembangkit listrik di desa-desa, generator listrik darurat di rumah-sakit, hotel dsb. Namun disamping keunggulan yang dimiliki, diesel sistem juga memiliki problem khusus yang berhubungan dengan pencemaran lingkungan adalah smoke/asap serta gas buang khususnya Nitrogen Oxide (NOx).
Kedua pollutant ini saling bertolak belakang dalam pemunculannya. Smoke/soot/asap terbentuk ketika bahan bakar tidak mampu tercampur dengan baik dengan ogsigen sehingga reaksi pembakaran tidak sempurna, dalam kondisi seperti ini suhu pembakaran tidak terlalu tinggi ( < 1800 °C ) NOx atau Nitrogen Oxide tidak banyak terbentuk.
Namun ketika pencampuran bahan bakar dan udara terjadi dengan baik sehingga pembakaran sempurna tercapai, maka suhu pembakaran tinggi ( > 1800 °C ), hal ini mengakibatkan terjadinya reaksi antara gas N2 yang ada di udara dengan oksigen membentuk senyawa Nitrogen Oxide, sekalipun produksi smoke/soot/asap akan mengecil.
Untuk mengatasi dilema diatas, berbagai penelitian telah dilakukan khususnya untuk memungkinkan reduksi antara smoke/soot/asap dan Nitrogen Oxide secara bersama-sama.
dioksida yang lebih sedikit.


GAMBAR NYA