MAKALAH MOTOR BAKAR TORAK
KARAKTERISTIK KARAKTERISTIK MOTOR
DISUSUN OLEH :
NAMA
:
AKBAR NUGRATAMA
N. R. P.
:
1121600057
KELOMPOK
:
2 (DUA)
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN INSTITUT TEKNOLOGI INDONESIA SERPONG 2018
1
Kata Pengantar
Alhamdulillahirabbil’alamin, Puji syukur kehadirat Allah SWT, atas segala rahmat dan hidayah-Nya. Shalawat serta salam senantiasa tercurahkan kepada junjungan Nabi Agung Muhammad SAW yang selalu kita nantikan syafa’atnya di akhirat nanti. Saya mengucapkan syukur kepada Allah SWT atas limpahan nikmat sehat Nya, baik itu berupa sehar fisik maupun akal pikiran, sehingga penulis mampu untuk menyelesaikan pembuatan makalah sebagai tugas dari mata kuliah Motor Bakar Torak yang berjudul “Pembentukan Campuran, Penyalaan, Dan Pembakaran Pada Motor Penyalaan Bunga Api”. Api”. Penulis tentu menyadari bahwa makalah ini masih jauh dari kata sempurna dan masih banyak terdapat kesalahan serta kekurangan di dalamnya. Untuk itu, penulis mengharapkan kritik serta saran dari pembaca untuk makalah ini, supaya makalah ini nantinya dapat menjadi makalah yang lebih baik lagi. Demikian, dan apabila terdapat banyak kesalahan pada makalah ini penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya.
Tangerang, 22 Oktober 2018 Penyusun
Akbar Nugratama
2
DAFTAR ISI
COVER KATA PENGANTAR …………………………………………………………… …………………………………………………………… ...2 DAFTAR ISI……………… ISI………………..................................................................................... ..................................................................................... 3 BAB I PENDAHULUAN….. PENDAHULUAN…......................................................................................4 ....................................................................................4 BAB II PEMBAHASAN…. PEMBAHASAN….......................................................................................6 ......................................................................................6 BAB III PENUTUP……….. PENUTUP………......................................................................................18 ....................................................................................18 DAFTAR PUSTAKA ……......................................................................................19 ……......................................................................................19
3
BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang
Motor bakar ialah suatu pesawat tenaga yang dapat mengubah energi panas menjadi energi mekanik dengan jalan pembakaran bahan bakar. Dalam kehidupan manusia motor bakar memiliki peranan sangat penting, hampir setiap orang menikmati manfaat yang dihasilkan oleh motor bakar. Pada tahun 1960 seorang Perancis bernama Lenoir berhasil menciptakan mesin gas bersiklus dua langk ah. Mesin tersebut katup isapnya menutup menjelang akhir gerakan torak dari titik mati bawah (TMB) ke titik mati atas (TMA) dan justru waktu itu diadakan loncatan bunga api listrik untuk menyalakan gas dalam silinder. Oleh karena mesin yang bekerja dengan sistem tanpa kompresi itu ternyata tidak dapat menghasilkan sistem tanpa kompresi itu ternyata tidak dapat menghasilkan daya dan efisiensi yang tinggi, maka seorang bernama Beau De Rochas pada tahun 1962 berusaha memperbaiki dengan mengadakan Kompresi lebih dulu sebelum gas tersebut dinyalakan. Teori tersebut kemudian menjadi prinsip kerja dengan siklus empat langkah. Ide ini dituangkan untuk pertama kalanya pada mesin yang dibuat seorang dari Jerman bernama Nikolas Otto yang dikenal dengan nama motor bensin .
Sejak diperkenalkan pertama kali oleh Rudolf Diesel pada 1892 di Jerman, mesin diesel telah mengalami perkembangan yang sangat pesat mulai penggunaan bahan bakar hingga peningkatan kinerja yang berhubungan dengan teknologi mekanis hingga improvement power, dan konsumsi bahan bakar agar lebih bersahabat dengan lingkungan. Motor diesel sebagai sebuah sumber tenaga penggerak memiliki prinsip yang hampir sama dengan motor bensin ( gasoline gasoline engine) engine) dimana energi dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar, Ada beberapa perbedaan utama antara karakteristik mesin bensin dan mesin diesel. Mesin diesel menggunakan prinsip auto-ignition (terbakar sendiri). Sedangkan mesin bensin menggunakan prinsip spark-ignition (pembakaran yang dipicu oleh percikan api pada busi). Oleh karenanya motor diesel
4
sering juga disebut dengan ”compression ”compression ignition engine”. engine”. Agar dapat mencapai suhu dan tekanan pembakaran, tekanan kompresi pada mesin diesel diusahakan mampu mencapai 30-45kg/cm2, agar temperatur udara yang dikompresikan mencapai 500 derajat celsius, celsius, sehingga sehingga bahan bakar mampu terbakar dengan sendirinya
tanpa
dipicu oleh letikan bunga api dari busi. Untuk dapat mencapai tekanan dan temperatur yang demikian, pada motor diesel harus memiliki perbandingkan kompresi yang lebih tinggi kira-kira mencapai 25:1 dan membutuhkan gaya yang lebih besar untuk memutarnya. Sehingga motor diesel memerlukan alat pemutar seperti motor starter dan baterai yang berkapasitas besar pula. Disamping itu motor diesel memiliki efisiensi panas yang sangat tinggi, hemat konsumsi bahan bakar, memiliki kecepatan lebih rendah dibanding mesin bensin, getarannya sangat besar dan agak berisik, momen yang didapatkan lebih besar, sehingga motor ini umumnya digunakan pada kendaraan niaga, kendaraan penumpang dan sebagai motor penggerak lainnya. Klasifikasi Motor Bakar adalah sebagai berikut: a.
b.
Motor pembakaran luar, proses pembakaran terjadi di luar mesin
1)
Mesin uap
2)
Turbin gas
3)
Turbin uap
Motor pembakaran dalam. proses pembakaran bahan bakar berlangsung di dalam motor
1)
Motor Bakar Torak:
2)
Motor Bensin
3)
Motor Disel
4)
Motor Wankel
5
BAB II PEMBAHASAN
Karakteristik Motor 2 Langkah Serta 4 Langkah Bensin dan Diesel
A. Karakteristik Motor 2 Langkah Serta 4 Langkah Bensin Dan Diesel 1. Prinsip Kerja Motor 2 Langkah Serta 4 Langkah Bensin Dan Diesel a. Prinsip Kerja Motor 2 Langkah Bensin Satu siklus diselesaikan dengan satu putaran engkol atau dua kali gerakan piston. 1) Langkah Isap dan Kompresi 0
Pada 1/2 putaran poros engkol pertama (180 ) dari TMB ke TMA:
Di bawah piston: Langkah piston: Langkah isap atau pengisian ruang engkol.
Selama langkah piston menuju TMA, ruang engkol akan membesar dan menjadikan ruang tersebut hampa atau vakum. Dengan perbedaan tekanan ini, maka udara luar dapat mengalir dan bercampur dengan bahan bakar di karburator yang selanjutnya masuk ke ruang engkol.
6
Di atas piston: Langkah piston: Langkah kompresi.
Selama proses ini, piston bergerak menuju TMA. Bila kedua saluran yakni saluran bilas (transfer port) dan saluran buang (exhaust port) tertutup, maka proses langkah kompressi mulai. Dengan gerakan piston terus ke atas mendesak gas baru yang sudah masuk sebelumnya, membuat suhu dan tekanan gas meningkat. Beberapa derajat sebelum piston mencapai titik mati atas, busi akan meletikkan bunga api dan mulai membakar campuran gas tadi.
2) Langkah Usaha dan Buang 0
Pada 1/2 putaran porosengkol berikutnya (360 ) dari TMA ke TMB:
Di atas piston: Langkah piston: Langkah usaha dan Iangkah buang .
Pembakaran mengakibatkan ledakan yang menghasikan tenaga, dan mendesak piston bergerak menuju menu ju TMB. Langkah ini disebut langkah usaha. Beberapa derajat setelah piston bergerak ke TMB lubang buang (exhaust port) terbuka oleh kepala piston, gasgas bekas keluar melalui saluran buang. Langkah ini disebut langkah buang.
7
Di bawah piston: Pembilasan. piston: Pembilasan.
Beberapa derajat selanjutnya setelah saluran buang dibuka, maka saluran bilas (transfer/scavenging port) mulai terbuka oleh tepi piston. Gas baru yang berada di bawab piston terdesak, dan mengalir melalui saluran bilas menuju puncak ruang bakar sambil membantu mendorong gas bekas keluar. Proses ini disebut pembilasan.
b. b. Prinsip Kerja Motor 2 Langkah Diesel Seperti yang kita tahu bahwa sebuah mesin baik yang 2 tak maupun yang 4 tak terdiri dari empat siklus. Siklus tersebut ialah siklus hisap atau intake, siklus kompresi atau compression, siklus ledak atau power, dan yang terakhir adalah siklus buang atau exhaust. Pada mesin 2 tak, satu kali putaran 360 derajat (kruk as atau crankshaft) terdiri dari 4 siklus. 4 siklus tadi terdiri dari setengah putaran (180 derajat) yang melakukan 2 siklus. Mesin 2 tak tidak menggunakan klep atau valve dan noken as atau camshaft seperti halnya pada mesin 4 tak. Sebagai gantinya mesin 2 tak menggunakan membran yang posisinya berada setelah karburator. Tak heran jika mesin 2 tak lebih responsif dan akselerasinya juga lebih bagus. Akan tetapi mesin diesel 2 tak lebih boros bahan bakar karena memerlukan tenaga besar pada saat putaran atau RPM tinggi. Dimensi mesin 2 tak cenderung lebih kecil jika dibandingkan dengan mesin 4 tak. Akan tetapi mesin 2 tak akan mengeluarkan banyak asap saat digunakan. Berikut cara kerja dari siklus mesin diesel 2 tak.
8
Siklus 1 (Piston Bergerak dari TMA ke TMB)
Pada posisi TMA ke TMB, piston menekan ruang bilas yang letaknya berada di bawahnya. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, maka semakin meningkat pula tekanan pada ruang bilas.
Pada posisi tertentu, piston akan melewati lubang pembuangan dan juga pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang berbeda tergantung desain. Pada umumnya ring piston akan terlebih dahulu melewati lubang pembuangan
Gas yang ada di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan pada saat piston melewati lubang pembuangan
Selain itu gas yang tertekan di dalam ruang bilas akan terpompa menuju ke dalam ruang bakar, dan mendorong keluar gas yang berada dalam ruang bakar menuju ke lubang pembuangan pada saat ring piston melewati lubang pemasukan
Piston menekan ruang bilas terus menerus sampai ke titik TMB, sekaligus memompa gas yang berada dalam ruang bilas menuju ke dalam ruang bakar
Pada posisi TMB ke TMA, piston akan menghisap gas yang berasal dari hasil percampuran udara, bahan bakar, b akar, serta pelumas menuju ke dalam ruang bilas.
9
Yang bertugas melakukan percampuran ini adalah karburator atau sistem injeksi
Piston akan mengkompresi gas yang terjebak di dalam ruang bakar pada saat melewati lubang pemasukan dan pembuangan sampai ke TMA
Busi akan menyala untuk membakar gas yang berada dalam ruang bakar, beberapa saat sebelum piston sampai ke TMA. c. Prinsip Kerja Motor 4 Langkah Bensin
Satu siklus diselesaikan dengan dua putaran engkol atau empat kali gerakan piston. 1) Langkah Isap (Suction Stroke)
Katup masuk terbuka, katup buang tertutup.
Piston bergerak dari titik mati atas (TMA) ke titik mati bawah (TMB). Oleh karena gerakan piston dari TMA ke TMB, maka di atas piston terjadi pembesaran volume yang mengakibatkan ruang tersebut menjadi hampa (vakum). Perbedaan tekanan udara luar yang tinggi dengan tekanan hampa, mengakibatkan udara akan mengalir dan bercampur dengan bensin di karburator untuk membentuk gas.
Selanjutnya gas tersebut mengalir ke dalam ruan g silinder malalui saluran masuk (intake manifold) dan katup masuk.
10
1) Langkah Kompresi (Compression Stroke)
Katup masuk dan katup buang tertutup.
Piston bergerakdariTMB keTMA. Setelah, melakukan pen gisian, piston yang sudah mencapai TMB kembali lagi bergerak menuju TMA, memperkecil ruangan di atas piston, sehingga campuran udara bahan bakar menjadi padat, tekanan dan suhunya naik. Beberapa derajat sebelum torak mencapai TMA terjadi letikan bunga api Iistrik dari busi yang membakar campuran bahan bakarudara. Perlu diketahui bahwa saat penyalaan ini dilakukan pada waktu yang sedemikian tepat, sebab jika tidak mesin tidak akan mencapai tenaganya yang maksimum.
11
2) Langkah Buang (Exhaust Stroke)
Katup masuk tertutup, katup buang terbuka.
Piston
bergerak
dan
TMB
ke
TMA.
Setelah
suatu
mesin
menghasilkan energi yang diperoleh dan adanya ledakan gas yang terbakar, selanjutnya piston bergerak ke TMA mendesak gas bekas sisa pembakaran keluar melalui katup buang dan saluran buang (exhaust manifold) ke atmosfer.
12
c. Prinsip Kerja Motor 4 Langkah Diesel Cara kerja mesin 4 tak memang sedikit berbeda jika dibandingkan dengan mesin 2 tak. Jika dibandingkan dengan mesin 2 tak, mesin 4 tak kurang responsif namun lebih hemat bahan bakar. Mesin 4 tak punya 4 siklus dengan melakukan 2 kali putaran 720 derajat kruk as atau crankshaft. Mesin 4 tak juga lebih ramah lingkungan karena tidak menggunakan oli samping Berbeda dengan mesin 2 tak, mesin 4 tak menggunakan klep atau valve yang digerakan oleh noken as. Efeknya semua siklus yang dijalankan berjalan dengan lebih sempurna. Nah, jika anda ingin tahu cara kerja mesin diesel 4 tak, silahkan simak 4 tahap dalam satu siklus berikut ini.
Tahap 1
Pada tahap satu, piston bergerak dari TMA ke TMB. Posisi katup masuk terbuka, sedangkan katup keluar tertutup. Akibatnya udara atau gas terhisap masuk menuju ke dalam ruang bakar. Proses dimana udara atau gas sebelum masuk menuju ke ruang bakar dapat dilihat dan diamati pada sistem pemasukkan.
13
Tahap 2
Pada tahap dua, piston bergerak dari TMB ke TMA. Di tahap ini, posisi katup masuk dan keluar sama-sama tertutup. Akibatnya udara atau gas dalam ruang bakar menjadi terkompresi. Sebelum piston sampai pada posisi TMA, waktu penyalaan terjadi (penyuntikan atau penyemprotan bahan bakar pada mesin diesel).
Tahap 3
Pada tahap yang ke-3 ini, gas yang terbakar dalam ruang bakar akan memberikan tekanan yang lebih dalam ruang bakar, sehingga mengakibatkan piston terdorong dari TMA menuju ke TMB. Dalam tahap atau proses yang ketiga inilah mesin akan menghasilkan tenaga yang diperlukan.
Tahap 4
Pada tahap yang terakhir atau tahap keempat, piston bergerak dari TMB menuju ke TMA. Pada tahap ini. posisi katup masuk terutup, sedangkan katup keluar terbuka. Akibatnya sisa gas pembakaran terdorong menuju ke katup keluar yang sedang terbuka untuk diteruskan menuju ke lubang pembuangan.
3) Langkah Usaha (Power Stroke)
Katup masuk dan katup buang masih tertutup.
Piston
bergerak
dari
TMA
ke
TMB.
Proses
pembakaran
menyebabkan campuran gas akan mengembang dan memuai, sehingga energi panas yang dihasilkan oleh pembakaran dalam ruang bakar menimbulkan tekanan ke segala arah dan mendesak piston ke TMB. Langkah usaha iniah yang diharapkan pada mesin untuk dapat menjaga kelangsungan kerja dan perolehan tenaga mesin. Dari proses langkah usaha ini terlihat bahwa terjadi proses perubahan energi panas menjadi energi mekanis berupa gerak bolak balik kemudian diubah lagi menjadi gerak putar untuk selanjutnya diteruskan ke roda.
14
2. Perbandingan Motor 4 Langkah Serta 2 Langkah Bensin Dan Diesel
a. Motor 4 Langkah 1) Ciri Umum:
Gas buang tidak berwarna (kecuali ada kerusakan).
Bahan bakar lebih irit.
Menggunakan satu minyak pelumas untuk melumasi ruang engkol, piston,
2) Keuntungan:
Efisien dalam penggunaan bahan bakar, karena kerugian gas yang terbuang kecil sekali dibandingkan mesin 2 langkah.
Motor bekerja lebih halus pada putaran rendah.
Perolehan tenaganya maksimum karena proses kerja setiap langkah berlangsung
satu langkah
penuh,
yang menghasilkan
maksimum.
Sistem pelumasan relatif lebih sempurna sehingga lebih awet.
15
tenaga
3) Kerugian:
Konstruksinya rumit karena komponennya lebih banyak.
Memerlukan silinder yang lebih banyak agar mesin bekerja lebih halus.
Suara mekanis lebih gaduh.
b. b. Motor 2 Langkah 1) Ciri Umum:
Sistem pelumasannya dicampurkan ke dalam bensin maka gas buang mesin dua langkah berwarna putih.
Suara mesin lebih halus karena setiap dua langkah terjadi satu kali pembakaran bensin.
Pemakaian bahan bakar lebih boros.
Menggunakan dua fungsi pelumasan, yaitu untuk melumasi ruang engkol, dan dinding silinder serta untuk melumasi transmisi.
Memiliki dua buah ring piston, yaitu ring kompresi pertama dan ring kompresi kedua.
2) Keuntungan:
Mesin bekerja lebih halus dengan jumlah silinder yang sedikit.
Konstruksinya lebih sederhana.
Tenaga yang dihasilkan lebih besar dibanding dengan mesin 4 langkah dalam kapasitas yang sama.
3) Kerugian:
Pembuangan
gas
kurang
sempurna,
karena
langkah
buang
berlangsung kira-kira setengah dari motor 4 langkah.
Motor bekerja tidak teratur pada putaran rendah.
Pelumasan kurang sempurna pada dinding silinder, karena letak saluran buangnya yang panas berada di bagian tengah silinder.
16
Sistem pelumasannya relatif kurang sempurna,sehingga komponenkomponennya tidak awet.
Jadwal perawatannya lebih singkat, karena efek pembakaran yang tidak sempurna, memudahkan timbulnya penumpukan karbon pada ruang bakar dan saluran buang.
Ring piston lebih cepat aus, karena pada bagian silinder terdapat lubang-lubang sehingga timbul gesekan antara ring piston dan lubang tersebut.
Putaran rendah sulit diperoleh.
Konsumsi pelumas lebih banyak.
17
BAB III PENUTUP
Kesimpulan
Karakteristik motor sebagai sebuah sumber tenaga penggerak memiliki prinsip yang dimana energi dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar, Ada beberapa perbedaan utama antara karakteristik mesin bensin dan mesin diesel. Mesin menggunakan prinsip auto-ignition (terbakar sendiri). Sedangkan mesin bensin menggunakan prinsip spark-ignition (pembakaran yang dipicu oleh percikan api pada busi). Oleh karenanya motor l sering juga disebut dengan ”compression ignition engine”. engine”. Agar dapat mencapai suhu dan tekanan pembakaran, tekanan kompresi pada mesin diusahakan mampu mencapai 3045kg/cm2, agar temperatur udara yang dikompresikan mencapai 500 derajat celsius, sehingga bahan bakar mampu terbakar dengan sendirinya tanpa dipicu oleh letikan bunga api dari busi.
Saran
Menyadari bahwa penulis masih jauh dari kata sempurna, kedepannya saya akan lebih fokus dan details dalam menjelaskan tentang makalah di atas dengan sumber – sumber sumber yang lebih banyak yang tentunga dapat di pertanggung jawabkan. Untuk saran bisa berisi kritik atau saran terhadap penulisan juga bisa untuk menanggapi terhadap kesimpulan dari bahasan makalah yang telah di jelaskan. Untuk bagian terakhir dari makalah adalah daftar pustaka. Pada kesempatan lain akan saya jelaskan tentang daftar pustaka makalah.
18
DAFTAR PUSTAKA
1.
Daryanto. 2003. Motor Bensin Pada Mobil. Bandung: CV. Yrama Widya
2.
Daryanto. 2003. Motor Bakar Untuk Mobil. Cetakan ke : 6. Jakarta: PT.Asdi Mahasatya
3.
Nacoela Soenarta, Schoini. Motor Serba Guna. Jakarta: PT. Pradnya Paramita
4.
Physics Book 2. Salemba teknika. Jakarta. 144-146.
5.
Tippler. 1992. Fisika 1992. Fisika untuk Sains dan Teknik . Jakarta: Erlangga,
6.
Serway R.A., Jawett J.W., 2010. PHYSICS For PHYSICS For Scientists and Engineers With Modern.
19
