Home >Documents >KLASIFIKASI DAN SIKLUS MOTOR BENSIN

KLASIFIKASI DAN SIKLUS MOTOR BENSIN

Date post:13-Aug-2015
Category:
View:330 times
Download:4 times
Share this document with a friend
Description:
Motor Bakar
Transcript:

1

KLASIFIKASI DAN SIKLUS MOTOR BENSINDalam bab ini kita akan dibahas mengenai : pengertian motor bakar, klasifikasi motor baker, geometri operasi mesin, siklus dasar motor bensin. 1.1 Pendahuluan Motor pembakaran dalam atau biasa disebut dengan motor bakar adalah mesin kalor yang mengkonversi energi kimia dalam bahan bakar menjadi energi mekanis. Energi kimia dalam bahan bakar pertama-tama diubah menjadi energi termal melalui proses pembakaran atau oksidasi dengan bantuan udara dalam ruang bakar. Energi ini akan menaikkan temperatur dan tekanan di dalam ruang bakar, yang kemudian tekanan ini akan menggerakkan mekanisme mekanis pada mesin. Mekanisme ini akhirnya akan menyebabkan adanya putaran yang merupakan kaluaran yang diharapkan dari motor pembakaran dalam ini. Contoh penggunaannya adalah pada kendaraan : Automobile, truk, lokomotiv, pesawat, kapal, dll. Sedangkan untuk mesin stasioner : penggerak generator atau pompa, dll. Sedangkan motor pembakaran luar adalah apabaila pembakaran bahan bakar berada diluar/terpisah dari sistem mekanik. Contoh penggunaannya adalah pada ketel uap, turbin gas, dll. 1.2 Klasifikasi Motor Bakar Motor bakar dapat diklasifikan menjadi beberapa macam, antara lain berdasarkan pada : a. Tipe pengapian 1) Pengapian dengan busi Untuk pengapian pada setiap awal pembakaran dengan bantuan loncatan bunga api dari busi. Pada tipe ini bahan bakar dan udara dicampur dahulu sebelum masuk dalam ruang bakar. Campuran udara + bahan bakar ini dikabutkan dahulu sehingga akan mudah untuk terjadi penguapan saat masuk dalam ruang bakar. Sehingga akan didapatkan campuran yang homogen yang akan menjadikan pembakaran dapat berjalan sempurna. Bahan bakar yang digunakan pada mesin jenis ini biasanya adalah bensin, sehingga mesin ini disebut dengan mesin bensin atau motor bensin. Konstruksi dari motor bensin ini dapat dilihat pada gambar 1-1 dibawah ini.Katup Buang Saluran Buang Gas Buang

2Katup Masuk Saluran Masuk Udara Bahan Bakar (bensin) Ruang Bakar Piston Pena Piston Blok Silinder Pena Engkol Poros Engkol Bak Engkol Busi

Batang Penggerak

Gambar 1-1 Konstruksi motor bensin Diambil dari Referensi [13] 2) Pengapian dengan kompresi Pada mesin jenis ini pembakarn di dalam ruang bakar terjadi karena temperature tinggi dalam ruang bakar akibat proses kompresi. Yang dimasukkan melalui saluran masuk ke dalam ruang bakar adalah udara murni. Bahan bakar yang biasanya digunakan adalah minyak solar atau minyak diesel, sehingga sering disebut motor diesel. Bahan bakar disemprotkan dalam ruang bakar oleh nosel berupa kabut yang akan mudah tercampur dan terbakar dalam ruang bakar. Konstruksi dari motor diesel dapat dilihat pada gambar 1-2 dibawah ini.

Gambar 1-2 Konstruksi motordiesel Diambil dari Referensi [1] b. Siklus Mesin

3 1) Siklus 4 langkah (4 tak) Pada mesin jenis ini untuk setiap siklus diperlukan 4 pergerakan piston atau 2 kali putaran poros engkol. Pada mesin ini juga dilengkapi dengan katup masuk dan katup buang untuk mengatur pemasukan dan pengeluaran gas baru masuk silinder dan gas bekas keluar silinder. Dan katup ini untuk pembukaan dan penutupannya dengan bantuan mekanisme katup. Poros kam sebagai poros penggerak untuk pembukaan dan penutupan katup dihubungkan dengan poros engkol. Perbedaan putaran antara poros kam dan poros engkol adalah setengahnya, yang berarti bahwa jika poros engkol berputar 2 kali, maka poros kam berputar 1 kali. Konstruksi dari mesin siklus 4 langkah dapat dilihat pada gambar 1-3 dibawah ini.

(a) Masuk

(b) Kompresi

(c) Usaha

(d) Buang

Gambar 1-3 Mesin 4 Langkah (4 Tak) Diambil dari Referensi [1] 2) Siklus 2 langkah (2 tak) Mesin jenis ini untuk setiap siklus diperlukan 2 pergerakan piston atau 1 kali putaran poros engkol. Dan pada mesin ini tidak menggunakan katup untuk mengatur pemasukan dan pengluaran gas baru masuk silinder dan gas bekas/buang keluar silinder. Tetapi pengaturannya oleh pergerakan piston dari TMA ke TMB dan pembukaan dan penutupan saluran pada samping silinder. Konstruksi mesin 2 langkah ini sederhana, namun kompleks dalampengoperasiannya. Mesin 2 langkah yang sedrhana terdiri dari sebuah piston yang permukaannya di blok, dimana disatu sisi merupakan bagian masuk/isap dan sisi yang lain bagian buang. Konstruksi dari mesin siklus 2 langkah dapat dilihat pada gambar 1-4 dibawah ini.

4

Busi

Saluran Buang

Deflektor Saluran Perpindahan

Saluran Masuk

Bak Engkol

Blowdown

Scavenging

Gambar 1-4 Mesin 2 Langkah (2 Tak) Diambil dari Referensi [13] c. Desain Dasar 1) Bolak-balik (Reciprocating) Pada mesin jenis ini mempunyai satu atau lebih silinder yang di dalamnya terdapat piston yang bergerak maju-mundur. Ruang bakar diletakkan di akhir setiap silinder. Tenaga yang dihasilkan digunakan untuk memutar poros engkol yang dihubungkan dengan piston. Konstruksi dari mesin bolak-balik dapat dilihat pada gambar 1-5 dibawah ini.

Gambar 1-5 Mesin tipe bolak-balik (Reciprocating) Diambil dari Referensi [17] 2) Rotary (wankel Engine)

5 Pada mesin jenis ini dibuat dari blok (stator) dan nonconcentric rotor serta poros engkol. Ruang bakar berada diantara nonrotating block. Konstruksi dari mesin rotary dapat dilihat pada gambar 1-6 dibawah ini.Permukaan Samping Seal Apex Permukaan Throcoid

Seal Pojok

Seal Samping

Seal Minyak Rumah Rotor Rumah Samping

Gambar 1-6 Mesin tipe Rotary ( wankel Engine) Diambil dari Referensi [17] d) Proses Pemasukan Udara 1) Naturrally Aspirated Pada mesin jenis ini untuk memasukkan udara dengan pemasukan udara secara alami. Tidak ada bantuan sistem untuk menekan udara. Konstruksi dari mesin pemasukan alami dapat dilihat pada gambar 1-7 dibawah ini.

Nosel

Silinder Mesin Venturi Udara Masuk

Gambar 1-7 Mesin tipe pemasukan alami Diambil dari Referensi [17]

6 2) Supercharged Pada mesin jenis ini tekanan udara masuk dinaikkan dengan bantuan kompresor yang digerakkan dari poros engkol mesin. Konstruksi dari mesin dengan supercharger dapat dilihat pada gambar 1-8 dibawah ini.Udara masuk

Gambar 1-8 Mesin tipe supercharged Diambil dari Referensi [17] 3) Turbocharged Pada mesin jenis ini tekanan udara masuk dinaikkan dengan bantuan kompresor yang digerakkan dari gas bekas mesin. Prinsip kerja turbocharger dapat dilihat pada gambar 1-9 dibawah ini.Udara Karburator atau Injeksi Bahan Bakar Kompresor Turbin Pipa Gas Buang

Gas Buang

Energi Gas Buang Digunakan Untuk Menaikkan Massa Jenis Pengiisain Bahan Bakar Untuk Mendapatkan Keluaran Daya Mesin Maksimum Lebih Besar

Gambar 1-9 Prinsip kerja turbocharged Diambil dari Referensi [17]

7 4) Crankcase Compressed Tekanan udara masuk dinaikkan dengan bantuan bak engkol. Biasanya digunakan pada motor dengan siklus 2 tak. Dan sekarang juga telah

dikembangkan untuk 4 tak. Konstruksi mesin ini dapat dilihat pada gambar 1-10 dibawah ini.Tutup Saringan Oli Terbuka Tutup Saringan Oli TertutupKatup Pengatur

Katup Pengatur

Udara Masuk Blowby Gas

Udara Masuk Blowby Gas Aliran gas Balik

Gambar 1-10 Mesin tipe crankcase compressed Diambil dari Referensi [13] e) Metode memasukkan bahan bakar untuk mesin bensin 1) Karburator Dengan menggunakan karburator untuk pengaturan pemasukan bahan bakar ke dalam silinder motor. Untuk beberapa dekade, karburator digunakan pada motor bensin untuk menambahkan bahan bakar ke udara masuk. Prinsip dasar karburator sangat sederhana, beda dengan ketika injektor bahan bakar akhirnya menggantikannya sebagai sistem pemasukan bahan bakar, ia dikembangkan menjadi sistem yang kompleks, canggih, dan mahal. Saat udara masuk mesin karena adanya penurunan tekanan antara udara atmosfer dan kevakuman dalam silinder selama langkah masuk, ia mempercepat ke kecepatan tinggi dalam throat dari venturi karburator. Dengan prinsip Bernoullis, karena tekanan dalam throat P2 diturunkan nilainya kurang dari tekanan P1 (sekitar 1 atm). Tekanan diatas bahan bakar dalam bak bahan bakar sama dengan tekanan atmosfer sebagaimana bak di beri ventilasi ke sekitar (P3 = P1 > P2). Bentuk dasar karburator motor bensin ini dapat dilihat pada gambar 1-10 dibawah ini.

8Aliran Udara P2

Keterangan ; (A) Venturi (B) Katup throttle (C) Pipa kapiler bahan bakar

P3 (H) (D)

(D) Bak penampung bahan bakar (E) Katup pengukur utama(C)

(F) Pengatur kecepatan idle (G) Katup idle

Pela mpu ng

(H) Choke(A) (F)

Suplai Bahan Bakar (H) Campuran Menuju Saluran Masuk

(B) (G)

Gambar 5-10 Dasar karburator motor bensin Diambil dari Referensi [17]

2) Multipoint Port Fuel Injection Dengan menggunakan satu atau lebih injektor pada setiap silinder.Udara

masuk

ke

Injektor

Pengabutan Bahan Bakar

Gambar 1-11 Mesin tipe multipoint port fuel injection Diambil dari Referensi [17]

9 3) Throttle Body Fuel Injection Dengan menggunakan injektor saluran masuk (intake Manifold).Injektor Udara Udara

Throttle Body

Pengabutan Bahan Bakar

Saluran Masuk

Gambar 1-12 Mesin tipe throttle body fuel injection Diambil dari Referensi [17] 4) Gasoline Direct Injection Dengan menggunakan injektor yang dipasangkan dalam ruang bakar dengan bahan bakar di injeksikan langsung dalam silinder.Katup Masuk Injektor Busi

Gambar 1-13 Mesin tipe gasoline direct injection Diambil dari Referensi [17]

10 1.3 Siklus Dasar Motor Bensin a. Siklus motor bensin 2 langkah Siklus dasar motor bensin 2 langkah dapat dijelaskan pada gambar 1-14 di bawah ini.

Gambar 1-14 Siklus dasar motor bensin 2 langkah Diambil dari Referensi [1] Urutan Siklus : a) Langkah 1 : Langkah Ekspansi / Langkah Tenaga Pada langkah ekspansi ini, piston bergerak dari TMA menuju TMA. Gerakan ekspansi ini dikarenakan tekanan dari gas pemb