Mesin Penggerak Kapal (bagian 2)

Keterangan:

• Spark plug: pasak (besi) penyala• Intake cam: kam hisap• Exhaust cam: kam buang• Intake valve: katup hisap• Exhaust valve: katup buang• Piston: torak• Clutch: kopling• Gearbox: Bak perseneling• Flywheel: Roda Gaya / Roda Gila• Crank: Engkol• Connecting rod: batang penghubung

Motor Bakar Torak

Gbr. 1 Desain Motor Bakar Torak

Gbr. 2 Desain Piston

Gbr. 3 Mekanisme Motor Bakar Torak

Motor Bensin (Otto) 4 Langkah

Gbr. 4a Skema Gerakan Torak Dan Katup Pada Motor 4 Langkah

Ket: KI = Katup Isap, KB = Katup Buang, TMA (TDC) = Titik Mati Atas, TMB (BDC) = Titik Mati Bawah

Gbr. 4b Skema Gerakan Torak Dan Katup Pada Motor 4 Langkah

Gbr. 5 Langkah Hisap Motor Bakar 4 Langkah

Langkah ini dimulai ketika torak (Piston) pada posisi TMA /TDC (Top Dead Center). Katup hisap (Intake Valve) mulai terbuka oleh poros kam (Camshaft) bersamaan dengan menutupnya katup buang (Exhaust Valve). Pada saat poros engkol (Crankshaft) berputar, batang penghubung (Connecting Rod) mulai menarik torak menjauh dari TMA. Engkol yang berputar dihubungkan dengan poros kam oleh rantai (chain) atau sabuk (belt) sehingga ketika engkol berputar, katup hisap terbuka sampai penuh dan katup buang benar-benar tertutup. Perjalanan piston ke bawah menuju TMB/BDC (Bottom Dead Center) menyebabkan hisapan di dalam silinder (cylinder) sehingga udara dan bahan bakar yang diinjeksikan dari penampung masuk (Intake Manifold) ikut terbawa masuk ke dalam silinder oleh hisapan yang terjadi. Hal ini terus berlanjut sampai torak mencapai TMB. Dikarenakan bentuk dari kam, katup hisap hampir sepenuhnya tertutup pada saat piston mencapai TMB. Pada tahapan akhir langkah hisap, silinder telah terisi oleh campuran udara segar dengan bahan bakar dengan tertutupnya katup buang dan katup masuk yang tertutup dengan cepat.

1. Langkah Hisap

Gbr. 6 Langkah Tekan Motor Bakar 4 Langkah

2. Langkah Tekan

Setelah mencapai TMB, torak mulai didorong bergerak kembali ke atas oleh poros engkol dan batang penghubung. Pada tahap ini, katup hisap (KI) dan katup buang (KB) telah tertutup sepenuhnya dan sejalan dengan torak yang didorong ke atas menuju TMA (TDC), campuran bahan bakar dan udara ditekan (dikompres). Pengkompresan ini memaksa molekul-molekul bahan bakar dan udara semakin mendekat satu sama lain dan membentuk campuran yang sangat reaktif dan mudah terbakar dimana semakin dekat jarak antar molekul maka akan semakin mudah untuk memulai pembakaran. Ketika torak mendekati TMA (TDC) sistem pengapian menyalakan busi yang mengakibatkan pembakaran / ledakan di dalam silinder.

3. Langkah Kerja

Gbr. 7 Langkah Kerja Motor Bakar 4 Langkah

Di tahap ini telah terjadi ledakan akibat pembakaran. Pada saat torak berada di TMA (TDC), ledakan campuran bahan bakar dan udara di dalam silinder yang sangat sempit akibat kompresi, terjadi secara sempurna. Panas dan tekanan dari ledakan bahan bakar dan udara meningkat secara drastis dan piston di dorong dengan kuat ke bawah menuju TMB (BDC) dengan kekuatan / gaya yang besar. Akibat gaya yang besar tersebut maka terbentuk kekuatan yang memutar poros engkol dengan perantara batang penghubung. Sejalan dengan turunnya torak, tekanan pada volume permukaan silinder mulai menurun, sebaliknya tekanan pada volume silinder meningkat. Dan pada saat torak mendekati TMB (BDC), poros kam mulai membuka katup buang (KB).

Gbr. 8 Langkah Buang Motor Bakar 4 Langkah

4. Langkah Buang

Ini adalah tahap terakhir dari sistem 4 langkah, dimana torak yang kembali bergerak ke atas menuju TMA (TDC) dari TMB (BDC), katup buang (KB) terbuka dan gas hasil pembakaran di didorong keluat dari silinder oleh torak yang bergerak naik. Gas buang tersebut menuju penampung buang (exhaust manifold), melalui pengubah katalitis (Catalytic Converter), menuju ke bawah pipa pembuangan melalui saringan (muffler) dan akhirnya keluar. Pada saat torak mendekati kembali ke TMA (TDC), katup buang (KB) hampir ditutup dan katup hisap (KI) mulai terbuka. Dan siklus 4 langkah dimulai kembali.

Motor Bensin (Otto) 2 Langkah

Gbr. 9 Skema Motor Bensin (Otto) 2 Langkah

1. Langkah Hisap & Kompresi

2. Langkah Ekspansi (Pembakaran) & Pembuangan / Pembilasan (Scavenging)

Pada saat torak berada di TMA karena melakukan kompresi, saluran hisap terbuka dan campuran udara dan bahan bakar memasuki peti engkol (crankcase) yang mana tekanannya menurun. Sedangkan katup buang dalam keadaan tertutup demikian juga dengan saluran transfer (transfer port) juga dalam keadaan tertutup karena terhalang oleh dinding piston.

Selama langkah ekspansi campuran udara dan bahan bakar di dalam peti engkol tertekan karena gerakan torak yang menuju ke bawah (TMB). Mendekati langkah ekspansi saluran buang tidak tertutup oleh torak dan tekanan di dalam silinder menurun seiring gas pembakaran meninggalkan silinder. Gerakan selanjutnya dari torak yang membuka saluran transfer memungkinkan campuran bahan bakar dan udara yang sedikit tertekan dalam peti engkol memasuki silinder mesin dan terjadi pembilasan yang mengeluarkan gas pembakaran ke luar melalui saluran buang.

Gbr. 10 Mekanisme Motor Bensin (Otto) 2 Langkah