Materi Engine

SMK Negeri 3 Lubuklinggau 35 RPP Menjelaskan Proses Mesin Konversi Energi

MOTOR BAKAR

Definisi motor bakar : Suatu mekanisme / konstruksi mesin yang merubah energi panas menjadi panas menjadi energi mekanis Bagaimana dapat terjadinya energi panas : Terjadinya energi panas karena adanya proses adanya proses pembakaran, adanya bahan bakar, udara dan adanya suatu sistem pengapian. Bagaimana dapat terjadinya perubahan energi panas menjadi energi mekanik : Dengan adanya suatu konstruksi mesin sehingga memungkinkan terjadinya siklus kerja mesin untuk usaha dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran diubah oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak.

Jenis Motor Bakar 1. Motor pembakaran luar (External combustion chamber) Motor pembakaran luar adalah suatu motor bakar dimana proses dimana proses pembakaran atau perubahan energi panas dilakukan panas dilakukan diluar dari dari mekanisme / kontruksi mesin. mesin. Dari ruang pembakaran energi panas tersebut dialirkan dialirkan ke kontruksi mesin melalui media penghubung lagi . Contohnya : - Mesin uap / turbin uap - Mesin nuklir / turbin nuklir . 2. Motor pembakaran dalam (Internal combustion chamber) Motor pembakaran dalam suatu motor bakar dimana proses dimana proses pembakaran atau perubahan energi panas di panas di mana dilakukan di dalam kontruksi dalam kontruksi mesin itu sendiri dan tempat terjadinya proses pembakaran itu disebut ruang bakar ( combustion chamber ). Contohnya : - Motor bensin - Motor diesel


- Mesin Jet

Prinsip kerja, motor bakar dalam melakukan siklus kerjanya dibagi menjadi : A. Prinsip kerja motor 4 tak B. Prinsip kerja motor 2 tak

A. Prinsip kerja motor 4 tak Dimana setiap dua kali putaran poros engkol atau empat kali gerakan turun dan naik piston menghasilkan satu kali langkah usaha.

B. Prinsip kerja motor 2 tak Dimana setiap satu kali putaran poros engkol atau dua kali gerakan turun dan naik piston menghasilkan satu kali langkah.

MOTOR BAKAR BENSIN (MOTOR BENSIN) Langkah kerja motor bakar bensin 4 tak

1. Langkah Hisap

- Piston bergerak dari TMA ke TMA ke TMB - Katup hisap membuka - Karena piston bergerak ke bawah maka di dalam ruang silinder timbul kevacuman sehingga kevacuman sehingga campuran antara udara dan bensin terhisap masuk ke dalam silinder. dalam silinder.


2. Langkah Kompresi

- Akhir dari langkah hisap - Piston bergerak dari TMB ke TMA - Kedua katup menutup - Karena piston bergerak ke atas maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di dalam silinder tertekan ke atas dan ditempatkandi dalam ruang bakar 3. Langkah Usaha

- Akhir dari langkah kompresi - Kedua katup menutup -Sesaat piston belum mencapai TMA busi memercikan bunga api listrik ke dalam ruang bakar, sehingga campuran udara dan bensinyang sudah dipampat-kan akan terbakar dan akan menimbulkan tenaga gerak atau mekanik.

4. Langkah buang

- Akhir dari langkah usaha - Piston bergerak dari TMB ke TMA - Katup buang membuka - Karena piston bergerak keatas maka gas hasil pembakaran di dalam silinder akan terdorong ke luar melalui katup buang.


Catatan : Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit (valve over lap) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran)

Langkah kerja motor bakar bensin 2 tak.

1. Langkah kompresi dan langkah hisap.

- Torak bergerak dari TMB ke TMA - Pada saat saluran pembilasan tertutup mulai dilakukan Langkah kompresi - Pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke dalam ruang poros engkol

2. Langkah usaha dan buang

Sebelum piston mencapai TMA,busi akan memercikan bunga api listrik sehingga campuran udara dan bahan bakar akan terbakar dan menyebabkan timbulnya daya dorong, sehingga piston akan bergerak dari TMA ke TMB. Sesaat saluran hisap tertutup dan saluran bilas dan saluran buang membuka. maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di ruang engkol akan mendorong gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bilas ke saluran buang


MOTOR BAKAR DIESEL ( MOTOR DIESEL ) A. Langkah kerja motor diesel 4 tak 1. Langkah hisap - Piston bergerak dari TMA ke TMB - Katup masuk membuka - Karena piston bergerak ke bawah maka di dalam silinder terjadi kevacuman sehingga udara bersih akan mengalir masuk ke dalam melalui katup masuk.

2. Langkah kompresi - Piston akan bergerak dari TMB ke TMA kedua katup menutup karena piston bergerak keatas maka udara bersih di dalam silinder akan terdorong dan dimampatkan di ruang bakar, akibatnya tekanan dan temperature udara menjadi tinggi.


3. Langkah Usaha

Pada langkah pembakaran.

ini

terjadi

dua

proses

a. Pembakaran awal : - Sebelum piston mencapai TMA, injector akan mengabutkan bahan bakar dan akan bercampur dengan udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi ( 7000 - 9000 C, 70 - 90 kg/cm2 ).

b. Pembakaran Sempurna - Karena tekanan dan temperatur yang tinggi maka bahan bakar akan terbakar dengan sendirinya. Hal ini akan menimbulkan daya dorong sehingga piston akan bergerak dari TMA ke TMB

4. Langkah buang

Piston bergerak dari TMB ke TMA katup buang membuka karena piston bergerak ke atas maka gas sisa hasil pembakaran akan terdorong ke luar melalui katup buang.


B. Langkah motor bakar diesel 2 (dua) tak.

(A)

(B)

(C)

(D)

Keterangan : A. Udara masuk C. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang gas. B. Udara dikompresikan D. Gas bekas keluar

1. Langkah kompresi dan hisap Piston bergerak dari TMB ke TMA, saluran masuk membuka sehingga udara bersih masuk ke dalam, sesaat setelah saluran hisap menutup dan saluran buang menutup maka mulai dilakukan langkah kompresi hingga tekanan udara mencapai 70 - 90 kg/cm2. 2. Langkah usaha dan buang Sebelum piston mencapai TMA injector akan mengabutkan bahan bakar dan ini sebagai proses pembakaran awal, karena bahan bakar bercampur dengan udara bersuhu dan bertekanan tinggi maka akan terjadi proses pembakaran sempurna. Akibatnya akan mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Sesaat piston belum mencapai TMB katup buang sudah mulai membuka. Dan bila saluran hisap membuka maka udara bersih akan membantu mendorong gas sisa hasil pembakaran keluar.


Perbandingan antara motor 4 tak dan 2 tak

Motor 4 Tak

Motor 2 Tak

Prinsip kerja

2 kali putaran poros engkol 1 kali usaha

1 kali putaran poros engkol menghasilkan 1 kali usaha

Mekanisme Katup

Lebih rumit

Tidak mengunakan mekanisme katup

Putaran rpm yang dihasilkan

Lebih lambat

Lebih cepat

Sistem pelumasan mesin

Tidak mengunakan oli samping

Mengunakan oli samping untuk melumasi ruang engkol

Suara yang dihasilkan karena hasil pembakaran

Lebih halus

Lebih kasar

Tingkat polusi yang ditimbulkan

Lebih kecil

Lebih besar

Pengunaan mesin untuk

Mobil

Motor

jenis kendaraan

Perbandingan antara Motor Diesel dengan Motor Bensin

Motor Bensin

Motor Diesel

Bahan bakar yang digunakan

Premium

Solar

Jenis yang dikompresikan

Campuran udara dan premium

Campuran udara dan solar

Sistem pembakaran

Menggunakan busi

Pembakaran sendiri


Lebih rendah

Lebih tinggi

Momen / torsi yang dihasilkan

Lebih kecil

Lebih besar

Getaran dan suara yang timbul karena proses pembakaran

Lebih halus

Lebih kasar

Harga bahan bakar yang dipakai

Lebih mahal

Lebih murah

Tingkat harga perawatan mesin

Lebih murah

Lebih mahal

Tingkat kompresi

perbandingan

MEKANISME KATUP

Pada sistem motor bakar 4 tak untuk memasukkan campuran bahan bakar dan membuang gas sisa hasil pembakaran maka di dalam silinder diperlukan adanya katup masuk dan katup buang . Untuk mengontrol kapan katup masuk dan kapan katup buang menutup atau membuka disebut mekanisme katup Jenis-jenis mekanisme katup Tipe Over Head Valve (OHV)

Mekanisme katup ini sederhana dan dapat diandalkan. Penempatan camshaftnya pada blok silinder , dibantu oleh : 1. 2. 3.

Valve lifter Push rod Rocker arm


Tipe Over Head Camshaft (OHC)

Camshaft ditempatkan pada kepala silinder , dan camshaft langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod

Keuntungan OHC : Berat bagian yang bergerak menjadi berkurang Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih tetap (stabil) Kerugian OHC : - Lebih rumit dibandingkan dengan OHV Tipe Double Over Head Camshaft (DOHC)

Pada kepala silinder terdapat dua camshaft , yang satu untuk menggerakkan katup masuk , dan yang lainnya menggerakkan katup buang Camshaft membuka dan menutup katup secara langsung, dan tidak memerlukan rocker arm

Keuntungan DOHC : Berat bagian yang bergerak menjadi berkurang Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih presisi


Kerugian DOHC :

Konstruksi sangat rumit Harganya mahal atau biaya produksi mahal Untuk tipe DOHC biasanya menggunakan multi valve, dimana setiap satu silinder menggunakan 2 buah katup masuk dan 2 buah katup buang

Keuntungan penggunaan multi valve dibandingkan dengan single valve : 1. Beban katup lebih kecil Karena kepala katup cenderung lebih kecil sehingga mengurangi beban katup dan umur katup cenderung lebih lama 2. Ruang buka lebih besar Dengan menggunakan dua buah katup masuk atau katup buang secara bersamaan, otomatis jumlah campuran udara dan bahan bakar lebih banyak dan pada saat langkah buang gas sisa hasil pembakaran lebih mudah terbuang 3. Efisiensi lebih tinggi Tenaga yang dihasilkan cenderung lebih besar karena dengan banyaknya campuran udara dan bahan bakar yang masuk menyebabkan tingginya tekanan kompresi, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna Kerugian penggunaan multi valve dibandingkan single valve : 1. 2. 3. 4.

Konstruksi lebih rumit Membutuhkan dua buah camshaft Suara mesin cenderung lebih kasar Untuk yang non hidrolis penyetelan katup lebih lama

METODE MENGGERAKKAN KATUP

Camshaft digerakkan oleh crankshaft dengan beberapa metode. Berikut ini metode-metode menggerakkan katup :


Timi ng Gear

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve). Keuntungan : - Lebih kuat dan tahan lama. Kerugian : - Menimbulkan bunyi yang besar.

Timi ng Chain

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve) dan OHC (Over Head camshaft). Keuntungan : Menimbulkan bunyi yang dibanding tipe timing gear.

lebih

kecil

Kerugian : Umur lebih pendek dibanding tipe timing gear. Timi ng Belt

Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHC (Over Head camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft). Timing belt terbuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga mem-punyai daya renggang yang baik dan hanya mempunyai penguluran yang ke-cil karena panas. Keuntungan :



Tidak menimbulkan bunyi. Tidak memerlukan pelumasan.


Kerugian : Umur lebih pendek dibanding tipe timing chain.

KOMPONEN-KOMPONEN MEKANISME KATUP Poros Nok (Camshaft)

Poros nok berfungsi untuk menggerakkan mekanisme katup, pompa oli, pompa bahan bakar dan distributor.

Pengangkat Katup (Valve li fter)

Pengangkat katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan gerakan camshaft ke push rod. Pada mesin yang menggunakan lifter konvensional celah katupnya harus di-stel, tetapi ada mesin yang menggunakan hydraulic lifter tidak perlu melakukan penyetelan celah katup karena celahnya selalu 0 mm.

Batang Penekan (Push rod)

Batang penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan gerakan lifter ke rocker arm.


Rocker Arm dan Shaft

Rocker arm berfungsi untuk menekan katup saat tertekan ke atas oleh push rod. Rocker arm dilengkapi skrup dan mur pengunci untuk penyetelan celah katup. Pada mesin yang menggunakan lifter hidraulis tidak dilengkapi skrup dan mur pengunci

Katup (Valve)

Katup terbuat dari baja khusus (special steel). karena katup berhubungan dengan tekanan dan temperatur tinggi Pada umumnya katup masuk lebih besar dari katup buang. Agar katup menutup rapat pada dudukannya, maka permukaan sudut katup (valve face angle) dibuat pada 44,5° atau 45,5°


Pegas Katup (Val ve spri ng)

Pegas katup (valve untuk menutup katup

spring)

digunakan

Pada umumnya mesin menggunakan 1 pegas untuk tiap katupnya, tetapi ada juga yang menggunakan 2 pegas. Penggunaan pegas yang jarak pitchnya berbeda (uneven pitch spring) / pegas ganda (double spring) adalah untuk mencegah katup melayang Katup melayang adalah gerakan katup yang tidak seirama dengan gerakan cam saat putaran tinggi. Pegas dengan jarak pitch berbeda tipe asymetrical dipasang dengan bagian yang lebih renggang pada posisi atas

Dudukan Katup (Valve seat)

Dudukan katup (valve seat) dipasang dengan jalan dipres pada kepala silinder. Valve seat berfungsi untuk dudukan katup sekaligus memindahkan panas dari katup ke kepala silinder. Dudukan katup terbuat dari baja khusus tahan panas dan aus. Lebar persinggungan katup adalah 1,2 – 1,8 mm.


Pengantar Katup dan Oil Seal Bushing

Bushing penghantar katup terbuat dari besi tuang dan berfungsi untuk mengarahkan katup agar duduk tepat pada valve seat. Gerakan katup yang tidak lembut atau batang katup yang macet pada bushing penghantar katup disebut katup macet (valve stinking).

Oil seal berfungsi untuk mencegah oli mesin masuk ke ruang bakar melalui bushing katup, bila oil seal rusak akan menyebabkan oli masuk ke dalam ruang bakar, akibatnya oli menjadi boros.Biasanya lebih mudah masuk ke ruang bakar melalui katup masuk

Valve Timing Diagram

Valve timing diagram adalah diagram waktu kerja katup Valve timing diagram dipengaruhi oleh bentuk cam dan celah katup. Valve overlap adalah saat dimana katup hisap (intake valve) dan katup buang (exhaust valve) sama-sama membuka. Valve overlap berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran). Valve overlap terjadi saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap. Overlap yang besar menghasilkan kemampuan kecepatan tinggi yang lebih baik,tetapi idling menjadi kurang stabil.


Lamanya katup hisap (intake valve) membuka = 6° + 180° + 40° = 226° Lamanya katup buang (exhaust valve) membuka = 31° + 180° + 9° = 220° Lamanya valve overlap = 6° + 9° = 15°

CELAH KATUP

Celah katup adalah celah yang terdapat pada mekanisme katup (dari camshaft sampai katup) Apabila tidak terdapat celah katup akan menyebabkan katup tidak menutup rapat saat mesin panas , karena pada komponen-komponen mekanisme katup terjadi pemuaian

Pada mekanisme katup DOHC (Double Over Head Camshaft) katup distel dengan menggunakan adjusting shim (shim penyetel) pada saat mesin dingin.


HYDRAULIC VALVE LIFTER

Penggunaan pengangkat katup hidraulis (hydraulic valve lifter) mempunyai keuntungan tidak memerlukan penyetelan katup dan mengurangi suara berisik.

Cara kerja Oli yang bertekanan dari pompa memasuki plunger dalam lifter melalui saluran oli (oil passage).

Katup Menutup Plunger spring selalu menekan plunger ke atas, maka celah katup selalu nol. Oli yang bertekanan juga mendorong check ball melawan check ball spring dan mengalir ke working chamber.

Katup Membuka Cam mendorong lifter body, maka tekanan oli di dalam working chamber naik sehingga check ball menutup saluran oli, dan lifter body terdorong ke atas dengan plunger, menyebabkan katup membuka dengan adanya gerakan rocker arm melalui push rod.


Rotary Engine ( Motor Rotary)

Rotary engine adalah suatu konstruksi mesin dimana untuk melakukan sebuah langkah usaha dengan menggunakan rotor. Setiap sisi luar rotor berfungsi sebagai piston. Sedangkan rotor berbentuk segitiga dan berarti bahwa pada rotor terdapat tiga buah piston. Rumah rotor dibuat sedemikian rupa sehingga apabila rotor berputar akan dapat melakukan langkah usaha. Langkah usaha yang timbul akibat proses pembakaran pada rotor akan diteruskan ke crankshaft melalui roda gigi. Oil Filter

Alternator

Distributor Fan

Rotor

Eccentric Shaft

Front of Eccentric Shaft

Flywheel Intake Port Oil Pump Exhaust Ports

Tension Bolt

Oil Pan

ROTARY ENGINE


Prinsip dasar rotary engine Prinsip kerja rotary engine menggunakan prinsip dasar motor bakar 4 tak untuk setiap sisi rotor ( piston ) Setiap sisi rotor ( piston ) bekerjanya saling berkaitan / berhubungan, jika sisi rotor yang satu melakukan langkah usaha maka sisi rotor yang lain melakukan langkah hisap dan buang

Langkah kerja rotary engine 1. Langkah hisap

A

Rotor berputar searah jarum jam. Sisi rotor A akan bergerak dan pada saat saluran hisap terbuka maka campuran udara dan bahan bakar akan terhisap masuk ke ruang hisap

2. Langkah kompresi

Perputaran rotor akan menyebabkan sisi rotor A akan memperkecil volume ruang hisap sehingga campuran udara dan bahan bakar tekanannya menjadi tinggi

3. Langkah usaha Setelah mencapai top kompresi volume ruang kerja menjadi lebih kecil dan pada saat itu busi memercikkan bunga api, akibatnya campuran udara dan bahan bakar yang yang sudah dikompresikan akan terbakar dan menimbulkan daya atau tenaga untuk memutar motor

4. Langkah buang


Rotor berputar, menyebabkan sisi rotor A akan membawa gas sisa hasil pembakaran ke saluran pembuangan A

Sisi kerja rotor yang saling berkaitan

C

Sisi A ( piston A ) = Sedang melakukan langkah usaha Sisi B ( pistonB ) = Sedang melakukan langkah buang

Sisi C ( piston C ) = Sedang melakukan langkah hisap B

A

Test kompetensi 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Sebutkan definisi motor bakar ? Jelaskan bagaimana terjadinya energi panas ? Sebutkan jenis-jenis motor bakar ? Jelaskan prinsip kerja motor bakar bensin 4 tak dan 2 tak ? Jelaskan 5 perbedaan motor bensin dan motor diesel ? Hal-hal apa saja yang mempengaruhi kemampuan mesin, sebutkan ? Diketahui diameter silinder 91 mm, langkah piston 104 mm, jumlah silinder 4, volume ruang bakar 1/20 volume langkah, berapa total displacement dan perbandingan kompresinya ? 8. Sebutkan type mekanisme katup ? 9. Sebutkan metode menggerakkan katup ? 10. Sebutkan komponen-komponen mekanisme katup ? 11. Apa yang dimaksud dengan :


a. Mekanisme katup b. Katup melayang c. Katup macet d. Diagram katup e. Celah katup f. Valve overlaping 12. Kapan valve overlap terjadi ?

Motor listrik

Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator ataudinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin,mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan

dua

standar

global

yakni IEC dan NEMA.

Motor asinkron IEC

berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW). Motor listrik IEC dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan efisiensi yang dimilikinya, sebagai standar di EU, pembagian kelas ini menjadi EFF1, EFF2 dan EFF3. EFF1 adalah motor listrik yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan EFF3 sudah tidak boleh dipergunakan dalam lingkungan EU, sebab memboroskan bahan bakar di pembangkit listrik dan secara otomatis akan


menimbulkan

buangan karbon yang

terbanyak,

sehingga

lebih

men-

cemari lingkungan. Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34-1, ini adalah sebuah standar yang mengatur rotating equipment bertenaga listrik. Ada banyak pabrik elektrik motor, tetapi hanya sebagian saja yang benar-benar mengikuti arahan IEC 34-1 dan juga mengikuti arahan level efisiensi dari EU. Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti standar IEC dan EU supaya produknya menjadi murah dan lebih banyak terjual, banyak negara berkembang manjdi pasar untuk produk ini, yang dalam jangka panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab tagihan listrik yang semakin tinggi setiap tahunnya. Lembaga yang mengatur dan menjamin level efisiensi ini adalah CEMEP, sebuah konsorsium di Eropa yang didirikan oleh pabrik-pabrik elektrik motor yang ternama, dengan tujuan untuk menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon secara global, karena banyak daya diboroskan dalam pemakaian beban listrik. Sebagai contoh, dalam sebuah industri rata-rata konsumsi listrik untuk motor listrik adalah sekitar 65-70% dari total biaya listrik, jadi memakai elektrik motor yang efisien akan mengurangi biaya overhead produksi, sehingga menaikkan daya saing produk, apalagi dengan kenaikan tarif listrik setiap tahun, maka pemakaian motor listrik EFF1 sudah waktunya menjadi keharusan.

Prinsip kerja motor listrik

Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai


elektromagnet. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap.

Materi Engine

Recommend Documents