Merupakan Makalah mengenai mesin bensin dan dieselFull description
Laporan Motor Bensin Laporan Motor BensinLaporan Motor BensinLaporan Motor BensinLaporan Motor Bensin
Merupakan Makalah mengenai mesin bensin dan diesel
Komponen Utama Mesin Bensin LengkapDeskripsi lengkap
Full description
tugas tmbFull description
otomotif
tune up mesin bensin konevensional tune up mesin bensin konevensional tune up mesin bensin konevensional tune up mesin bensin konevensional tune up mesin bensin konevensional tune up me…Deskripsi lengkap
Kelebihan Dan Kekurangan Mesin Diesel Dan Mesin BensinDeskripsi lengkap
Full description
Deskripsi lengkap
Makalah Mesin Bubut & Mesin Frais, disusun oleh siswa SMKN 1 Cibinong dari berbagai sumberFull description
makalah tentang mesin ketam dan mesin serut. definisi serta cara penggunaan nyaFull description
turbin pelton
CNC singkatan dari Computer Numerically Controlled, ) bermuladari 1952 yang dikembangkan oleh John Angkatan Udara Amerika Serikat.CNC merupakan mesin perkakas yang dilengkapi dengan sistem m…Deskripsi lengkap
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS UDAYANA 2016
BAB I PENDAHULUAN
11 L%!%& Bel%$%
Dalam kehidupan sehari-hari kita banyak sekali menjumpai atau bahkan menggunakan peralatan-peralatan yang bermesin. Salah satu diantara mesin-mesin tersebut adalah mesin bensin. Mesin bensin dikategorikan dalam mesin pembakaran dalam (internal combustion engine). Mesin Bensin dapat diklasifikasikan menjadi dua yaitu mesin bensin empat tak dan dua tak. Mesin bensin atau mesin Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. Sangatlah penting bagi seorang calon sarjana teknik mesin untuk memperlajari bagaimana mesin bensin tersebut bekerja karena penerapan mesin bensin ini sangatlah luas mulai dari mesin di sepeda motor yang kita pakai sehari-hari mesin mobil hingga mesin pesa!at terbang. Melalui makalah ini kami mencoba untuk membahas tentang mesin bensin siklus ideal dan aktual mesin bensin prinsip kerja mesin bensin empat tak dan dua tak dan kelebihan dan kekurangan dari mesin bensin itu sendiri.
12 R/% M%/%l%h
Sesuai latar belakang yang telah diuraikan di atas maka kami dapat ambil beberapa rumusan masalah yang akan dibahas pada makalah ini yaitu " 1. #pa yang dimaksud dengan mesin bensin $ 2. #pa saja komponen-komponen utama mesin bensin $ 3. Bagaimana siklus teoritis dari mesin bensin $
4. Bagaimana siklus aktual dari mesin bensin $ 5. Bagaimana mesin bensin empat tak dan dua tak bekerja $
1* T%
%ujuan penulisan makalah ini adalah " &. #gar mahasis!a dapat mengetahui cara kerja mesin bensin empat tak dan dua tak. '. #gar mahasis!a dapat membandingkan siklus aktual dan siklus teoritis dari mesin bensin. . #gar mahasis!a dapat mengetahui perbedaan antara mesin empat tak dan dua tak.
BAB II PEMBAHASAN
21 Pee&!#% Me/# Be/#
Mesin bensin atau mesin Otto dari ikolaus Otto adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis. Mesin bensin berbeda dengan mesin diesel dalam metode pencampuran bahan bakar dengan udara dan mesin bensin selalu menggunakan penyalaan busi untuk proses pembakaran. *ada mesin diesel hanya udara yang dikompresikan dalam ruang bakar dan dengan sendirinya udara tersebut terpanaskan bahan bakar disuntikan ke dalam ruang bakar diakhir langkah kompresi untuk bercampur dengan udara yang sangat panas pada saat kombinasi antara jumlah udara jumlah bahan bakar dan temperatur dalam kondisi tepat maka campuran udara dan bakar tersebut akan terbakar dengan sendirinya. *ada mesin bensin pada umumnya udara dan bahan bakar dicampur sebelum masuk ke ruang bakar sebagian kecil mesin bensin modern mengaplikasikan injeksi bahan bakar langsung ke silinder ruang bakar termasuk mesin bensin ' tak untuk mendapatkan emisi gas buang yang ramah lingkungan. *encampuran udara dan bahan bakar dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi keduanya mengalami perkembangan dari sistem manual sampai dengan penambahan sensor-sensor elektronik. Sistem injeksi bahan bakar di motor otto terjadi di luar silinder tujuannya untuk mencampur udara dengan bahan bakar seproporsional mungkin.
22 K-3-e4K-3-e U!%% Me/# Be/#
+omponen-komponen mesin bensin terdiri dari komponen yang bergerak dan komponen yang tidak bergerak. 1.
+omponen bergerak terdiri dari"
a. %orak (seher piston) dan ring-ringnya berfungsi untuk menghisap campuran bakar dan udara pada saat langkah isap mengompresi bahan bakar serta merubah tekanan hasil pembakaran menjadi energi gerak (dalam hal ini gerak bolak balik). b. Batang torak (conecting rod) berfungsi untuk menghubungkan ruang di atas poros engkol dan diba!ahnya serta meneruskan gerakan torak ke poros engkol. c. *oros engkol (crank shaft) berfungsi untuk mengubah gerak bolak balik torak ke gerak berputar (torsi). d. ,ly !heel (roda gila) komponen ini berfungsi meneruskan puataran dari poros engkol ke transmisi mele!ati kopling. e. Mekanisme katup terdiri atas katup isap (intake ale) sebagai gerbang masuk campuran bahan bakar dan udara serta katup buang (ehaust ale) sebagai gerbang keluarnya hasil pembakaran dari silinder atau ruang bakar. f. *oros nok (cam shaft) beserta noknya berfungsi untuk menggerakkan mekanisme katup. g. Busi merupakan komponen elektris yang digunakan untuk memicu pembakaran campuran udara-bahan bakar dengan menciptakan percikan listrik bertegangan tinggi 2.
pada celah elektroda +omponen tak bergerak terdiri dari " a. Silinder ruang bakar sebagai tempat pembakaran bahan bakar dan udara dimana didalamnya terdapat torak dan ring-ringnya. b. Blok silinder pada komponen ini ditempatkan silinder serta mantel air. Mantel air berfungsi sebagai tempat air pendingin bersirkulasi menyerap panas berlebihan. c. +epala silinder pada bagian ini mekanisme katup ditempatkan sehingga mekanisme katup dapat bekerja. d. /ntake manifold (saluran masuk) komponen ini merupakan saluran dimana campuran bahan bakar dan udara le!at dari karburator ke ruang bakar e. 0haust Manifold merupakan saluran pembuangan gas hasil pembakaran dari ruang
bakar ke knalpot. f. Bak engkol sebagai tempat oli yang telah atau akan bersirkulasi tersimpan. +omponen komponen tadi bekerja sama dalam pengubahan bentuk energi jikalau ada satu saja komponen yang tak bekerja atau bisa dikatakan rusak maka kinerja mesin akan berkurang bahkan kinerjanya tidak berjalan. +omponen mesin bensin dapat dilihat pada gambar '.&
5%%& 21 +omponen Mesin Bensin
22 S#$l/ I"e%l 7 S#$l/ Te-!#/ Me/# Be/#
Motor bensin adalah jenis motor bakar torak yang bekerja berdasarkan siklus olume konstan karena saat pemasukan kalor (langkah pembakaran) dan pengeluaran kalor terjadi pada olume konstan. Siklus ini adalah siklus yang ideal. Seperti yang terlihat pada diagram *-1 dan diagram %-S gambar '.'
Ditinjau dari gambar '.' proses di dalam silinder sebagai berikut " *roses a 2 & " *roses3langkah hisap yang terjadi pada tekanan (*) konstan. *roses & 2 ' " *roses 3langkah kompresi adiabatik reersibel. *roses ' 2 " *roses3langkah pembakaran pada olume constan (isovolume). *roses 2 4 " *roses3langkah ekspansi adiabatik reersible. *roses 4 2 & " *roses3langkah pelepasan kalor (panas) secara isovolume. *roses & 2 a " *roses3langkah buang yang terjadi pada tekanan (*) konstan. *roses tersebut menggunakan beberapa asumsi sebagai berikut " a. ,luida kerja dianggap sebagai gas ideal yang mempunyai kalor spesifik konstan. b. Siklus dianggap tertutup artinya siklus ini berlangsung dengan fluida yang sama yang berada dalam silinder pada titik & (langkah buang) fluida dikeluarkan dari ruang bakar tetapi langkah isap berikutnya akan masuk fluida dengan jenis yang sama.
Peel%/% : P&-/e/ %41 " P&-/e/ h#/%3 5 pada proses ini katup hisap terbuka katup buang tertutup piston
bergerak dari %M# menuju %MB sehingga fluida kerja masuk kedalam ruang bakar. %ekanan didalam silinder lebih rendah dari pada tekanan diluar silinder. P&-/e/ 142 " P&-/e/ $-3&e/# 5 diasumsikan bah!a proses ini berlangsung secara isentropik
(reersible adiabatic). *ada proses ini katup hisap tertutup katup buang tertutup piston bergerak dari %MB menuju %M# sehingga fluida kerja didalam silinder akan terkompresikan. Sehingga fluida kerja mencapai tekanan dan temperatur pembakaran. %emperatur di titik ' lebih besar dari pada temperature di titik &.
#tau
P&-/e/e 24* " P&-/e/ 3e%$%&% 3%"% 8-le $-/!% (#/-8-l) 5 pada proses ini
temperatur tekanan dan entropi meningkat sistem tidak melakukan atau dikenai kerja sehingga 678. +alor dimasukkan ke sistem. *ada tahap ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup piston sesaat tidak bergerak pada %M# pada tekanan dan temperatur akhir kompresi fluida kerja akan terbakar dengan bantuan percikan bunga api dari busi. %ekanan dan temperatur didalam silinder menjadi meningkat.
P&-/e/ *4+ " P&-/e/ e$/3%/# 5 diasumsikan bah!a proses ini berlangsung secara isentropik
(adiabatic reersible). *ada proses ini kedua katup masih dalam keadaan tertutup piston bergerak dari %M# menuju %MB. #kibat tekanan dan temperatur hasil pembakaran yang tinggi akan mampu mendorong piston menuju ke %MB. Sehingga menghasilkan sejumlah daya (kerja)
#tau
P&-/e/ +41 " P&-/e/ 3ele3%/% $%l-& 5 +edua katup masih dalam keadaan tertutup piston
berhenti sesaat pada %MB. +alor akan dibuang kelingkungan mele!ati dinding silinder secara konduksi dan koneksi ke lingkungan.
+erja netto pada siklus
0fisiensi termal pada siklus
9ntuk k dan c adalah konstan maka "
Dimana
P&-/e/ 14% : P&-/e/ % 5 pada proses ini katup hisap tertutup katup buang terbuka piston
bergerak dari %MB menuju %M# sehingga fluida kerja keluar dari ruang bakar menuju ke knalpot. %ekanan didalam silinder lebih tinggi dari pada tekanan diluar silinder.
2* S#$l/ A$!%l Me/# Be/#
Siklus udara olume konstan atau siklus otto adalah proses yang ideal. Dalam kenyataannya baik siklus olume konstan siklus tekanan konstan dan siklus gabungan tidak mungkin dilaksanakan karena adanya beberapa hal sebagai berikut "
&. ,luida kerja bukanlah udara yang bisa dianggap sebagai gas ideal karena fluida kerja di sini adalah campuran bahan bakar (premium) dan udara sehingga tentu saja sifatnya pun berbeda dengan sifat gas ideal. '. +ebocoran fluida kerja pada katup (ale) baik katup masuk maupun katup buang juga kebocoran pada piston dan dinding silinder yang menyebabkan tidak optimalnya proses. . Baik katup masuk maupun katup buang tidak dibuka dan ditutup tepat pada saat piston berada pada posisi %M# dan atau %MB karena pertimbangan dinamika mekanisme katup dan kelembaman fluida kerja. +erugian ini dapat diperkecil bila saat pembukaan dan penutupan katup disesuaikan dengan besarnya beban dan kecepatan torak. 4. *ada motor bakar torak yang sebenarnya saat torak berada di %M# tidak terdapat proses pemasukan kalor seperti pada siklus udara. +enaikan tekanan dan temperatur fluida kerja disebabkan oleh proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar dalam silinder. :. *roses pembakaran memerlukan !aktu untuk perambatan nyala apinya akibatnya proses pembakaran berlangsung pada kondisi olume ruang yang berubah-ubah sesuai gerakan piston. Dengan demikian proses pembakaran harus dimulai beberapa derajat sudut engkol sebelum torak mencapai %M# dan berakhir beberapa derajat sudut engkol sesudah %M# menuju %MB. ;adi proses pembakaran tidak dapat berlangsung pada olume atau tekanan yang konstan. <. %erdapat kerugian akibat perpindahan kalor dari fluida kerja ke fluida pendingin misalnya oli terutama saat proses kompresi ekspansi dan !aktu gas buang meninggalkan silinder. *erpindahan kalor tersebut terjadi karena ada perbedaan temperatur antara fluida kerja dan fluida pendingin. =. #danya kerugian energi akibat adanya gesekan antara fluida kerja dengan dinding silinder dan mesin. >. %erdapat kerugian energi kalor yang diba!a oleh gas buang dari dalam silinder ke atmosfer sekitarnya. 0nergi tersebut tidak dapat dimanfaatkan untuk kerja mekanik. Siklus aktual motor bensin ditunjukan pada ?ambar '.4 dan '.:
5%%& 2+ Diagram * 2 1 Siklus #ktual Motor Bensin.
5%%& 2, Siklus #ktual Motor Bensin
*ada siklus aktual pada mesin bensin fluida kerja sesuai dengan kejadian secara aktualnya yaitu campuran bahan bakar dan udara. *ada siklus ini kalor merupakan hasil dari proses pembakaran. 9ntuk langkah hisap tekanan lebih rendah dibanding dengan langkah buang. *roses kompresi dan ekspansi tidak pada kondisi adiabatis karena pada proses ini terdapat kerugian panas. *roses pembakaran dari penyalaan busi sampai akhir pembakaran.
2+ M-!-& Be/# E3%! L%$%h
Motor bakar torak empat langkah adalah jenis motor bakar yang menyelesaikan satu siklusnya dengan empat gerakan translasi piston (4 kali &>8 ° gerakan poros engkol) atau dengan kata lain dalam menghasilkan tenaga memerlukan dua kali putaran poros engkol (' kali <8°). #dapun siklus kerja motor bensin empat langkah adalah sebagai berikut " 1 L%$%h H#/%3
*ada langkah ini posisi katup masuk dalam keadaan terbuka katup buang tertutup dan piston bergerak dari batas atas (%M#) menuju batas ba!ah (%MB). *ada saat piston bergerak ke ba!ah ini mengakibatkan tekanan di ruang bakar menjadi hampa dengan hampanya tekanan di ruang bakar mengakibatkan perbedaan tekanan yang tinggi dengan tekanan udara luar. @al inilah yang menyebabkan campuran bahan bakar dan udara dari luar mengalir masuk ke ruang bakar. 2 L%$%h K-3&e/#
*ada langkah kompresi ini katup masuk dalam posisi tertutup katup buang tertutup dan torak bergerak dari posisi %MB ke %M#. Dengan bergeraknya piston tersebut mengakibatkan terjadinya proses kompresi karena mengecilnya olume silinder. Dengan terjadinya proses kompresi campuran udara dan bahan bakar menjadi padat sehingga tekanan dan suhu meningkat. Sebelum piston mencapai %M# pada saat itu terjadi percikan api listrik dari busi yang membakar campuran udara dan bahan bakar. * L%$%h Ke&%
*ada langkah ini posisi katup masuk dan katup buang masih tertutup. Aampuran bahan bakar dan udara yang terbakar menyebabkan gas hasil pembakaran mengembang dan memuai. Dan energi panas dari pembakaran ini menimbulkan tekanan ke segala arah karena piston hanya bisa bergerak secara translasi maka piston akan terdorong ke ba!ah hingga posisi %MB. ?erakan ini mengasilkan gerakan untuk memutar poros engkol. + L%$%h B%
*ada langkah ini katup masuk tertutup katup buang terbuka dan piston bergerak dari %MB ke %M#. Dengan bergeraknya piston ke atas gas sisa pembakaran terdorong ke katup
buang dan dibuang ke lingkungan. Setelah langkah ini maka motor bakar telah menyelesaikan satu siklus di dalam silinder. Selanjutnya akan dimulai lagi langkah masuk untuk siklus selanjutnya. Siklus kerja motor empat tak dapat dilihat pada gambar '.<
Motor bensin dua langkah adalah motor bensin dimana untuk melakukan suatu kerja diperlukan dua langkah gerakan piston dan satu kali putaran poros engkol. Siklus kerja motor bensin dua langkah sebagai berikut " 1 L%$%h 3e&!%% (P#/!- e&e&%$ "% TMA $e TMB)
a. Saat bergerak dari %M# ke %MB piston akan menekan ruang bilas yang berada di ba!ahnya. Semakin jauh piston meninggalkan %M# menuju %MB akan semakin meningkat pula tekanan di ruang bilas. b. *ada titik tertentu piston (ring piston) akan mele!ati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. *osisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. 9mumnya ring piston akan mele!ati lubang pembuangan terlebih dahulu.
c. *ada saat ring piston mele!ati lubang pembuangan gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. d. *ada saat ring piston mele!ati lubang pemasukan gas yang tertekan di dalam ruang bilas akan terpompa masuk ke dalam ruang bakar sekaligus mendorong keluar gas yang ada di dalam ruang bakar menuju lubang pembuangan. e. *iston terus menekan ruang bilas sampai titik %MB sekaligus memompa gas dalam ruang bilas menuju ke dalam ruang bakar. 2 L%$%h $e"% (P#/!- e&e&%$ "% TMB $e TMA)
a. Saat bergerak dari %MB ke %M# piston akan menghisap gas hasil percampuran udara bahan bakar dan pelumas ke dalam ruang bilas. *ercampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi (lihat pula" Sistem bahan bakar ). b. Saat
mele!ati
lubang
pemasukan
dan
lubang
pembuangan
piston
akan
mengkompresi gas yang terjebak di dalam ruang bakar. c. *iston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai %M#. d. Beberapa saat sebelum piston sampai di %M# (pada mesin bensin busi akan menyala sedangkan pada mesin diesel akan menyuntikkan bahan bakar ) untuk membakar gas dalam ruang bakar. 6aktu nyala busi atau penyuntikan bahan bakar tidak terjadi saat piston sampai ke %M# melainkan terjadi sebelumnya. /ni dimaksudkan agar puncak tekanan akibat pembakaran dalam ruang bakar bisa terjadi saat piston mulai bergerak dari %M# ke %MB karena proses pembakaran membutuhkan !aktu untuk bisa membuat gas terbakar dengan sempurna oleh nyala api busi atau dengan suntikan bahan bakar. Siklus kerja mesin dua tak dapat dilihat pada gambar '.=
*ada mesin dua tak sekali pembakaran terjadi dalam satu putaran penuh pada poros engkol (crankshaft ) sedangkan pada mesin empat tak sekali proses pembakaran terjadi dalam dua putaran penuh pada poros engkol.
•
Mesin empat tak memerlukan mekanisme katup (valve mechanism) dalam bekerjanya untuk membuka dan menutup lubang pemasukan dan pembuangan sedangkan pada mesin dua tak tidak membutuhkan katup. *iston dan ring piston berfungsi untuk menbuka dan menutup lubang pemasukan dan pembuangan. *ada a!alnya mesin dua tak tidak dilengkapi dengan katup namun dalam perkembangannya katup satu arah (one way valve) akan dipasang di antara ruang bilas dan karburator untuk" &. Menjaga agar gas yang sudah masuk ke dalam ruang bilas tidak dapat masuk kembali ke karburator. '. Menjaga tekanan dalam ruang bilas secara ketat saat piston mengkompresi ruang bilas.
•
ubang pemasukan dan lubang pembuangan pada mesin dua tak terdapat pada dinding silinder sedangkan pada mesin empat tak terdapat pada kepala silinder (cylinder head ). /ni adalah alasan utama yang membuat mesin 4 tak tidak menggunakan oli samping.
Dibandingkan mesin empat tak mesin dua tak memiliki beberapa kelebihan" &. @asil tenaganya lebih besar dibandingkan mesin empat tak. '. Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak. o
+ombinasi kedua kelebihan di atas menjadikan rasio berat terhadap tenaga ( power to weight ratio) mesin dua tak lebih baik dibandingkan mesin empat tak.
. Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana. Meskipun memiliki berbagai kelebihan mesin ini sudah jarang digunakan dalam kendaraankendaraan terutama kendaraan mobil dikarenakan oleh beberapa kekurangan. B Ke$&%% Me/# D% T%$
+ekurangan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak" &. 0fisiensi bahan bakar mesin dua tak lebih rendah dibandingkan mesin empat tak (boros). '. Mesin dua tak memerlukan percampuran oli dengan bahan bakar (oli samping3two stroke oil ) untuk pelumasan silinder mesin. o
+edua hal di atas mengakibatkan biaya operasional mesin dua tak menjadi lebih lebih tinggi dibandingkan biaya operasional mesin empat tak.
. Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak. *olusi terjadi dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang lolos3bocor dan masuk langsung ke lubang pembuangan. 4. *elumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak. /ni mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih singkat.
BAB III PENUTUP
*1 Ke/#3l%
Dari pembahasan di atas maka dapat kami ambil beberapa kesimpulan yaitu " •
Mesin bensin adalah sebuah tipe mesin pembakaran dalam yang menggunakan nyala busi untuk proses pembakaran dirancang untuk menggunakan bahan bakar bensin atau yang sejenis.
•
Siklus udara olume konstan atau siklus otto adalah proses yang ideal. Dalam kenyataannya baik siklus olume konstan siklus tekanan konstan dan siklus gabungan tidak mungkin dilaksanakan.
•
Motor bakar torak empat langkah adalah jenis motor bakar yang menyelesaikan satu siklusnya dengan empat gerakan translasi piston atau dengan kata lain dalam menghasilkan tenaga memerlukan dua kali putaran poros engkol.
•
Motor bensin dua langkah adalah motor bensin dimana untuk melakukan suatu kerja diperlukan dua langkah gerakan piston dan satu kali putaran poros engkol.
•
+elebihan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak adalah hasil tenaganya lebih besar dan lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana.
•
+elebihan mesin empat tak dibandingkan mesin dua tak adalah efisiensi bahan bakar mesin empat tak lebih tinggi mesin empat tak tidak menghasilkan polusi udara yang banyak dan pelumasan mesin empat tak lebih baik dari mesin dua tak
*2 S%&%
Dengan pemaparan materi tentang mesin bensin di atas kami berharap teman-teman mahasis!a bisa lebih memahami tentang apa itu mesin bensin dan prinsip kerjanya. Diharapkan
juga melalui pemahaman materi di atas teman-teman bisa mengambil suatu permasalahan untuk dijadikan bahan penelitian yang bermanfaat bagi masyarakat atau permasalahan tersebut bisa dijadikan bahan skripsi nantinya.