A. Penger Pengertia tian n Mesi Mesin nB Bens ensin in
Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang banyak dipakai saat ini. Sedangkan mesin kalor adalah mesin yang menggunakan energi panas untuk melakukan kerja mekanis atau mengubah tenaga panas menjadi tenaga mekanis. Energi atau tenaga panas tersebut diperoleh dari hasil pembakaran.Ditinjau dari cara memperoleh tenaga panas, mesin kalor dapat dibedakan menjadi dua yaitu mesin dengan pembakaran dalam dan mesin dengan pembakaran luar. Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang melakukan proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin tersebut dan gas pembakaran yang terjadi berfungsi berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam umumnya disebut motor bakar. Jadi motor bakar adalah mesin kalor yang menggunakan gas panas hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin untuk melakukan kerja mekanis. Mesin pembakaran luar adalah mesin di mana proses pembakaran bahan bakar terjadi terjadi di luar mesin dan energi panas dari dari gas pembakaran dipindahkan ke fluida fluida mesin melalui beberapa dinding pemisah, pemisah, misal ketel uap. Mesin bensin merupakan salah satu jenis motor bakar dalam yang menggunakan bahan bakar bensin dengan sistem pengapian pengapian menggunakan busi. B. Sikl Siklus us Mesi Mesin n Ben Bensi sin n
Siklus Otto adalah siklus thermodinamika yang paling banyak digunakan dalam kehidupan manusia. Mobil dan sepeda motor berbahan bakar bensin (etrol !uel " adalah contoh penerapan dari sebuah siklus Otto. Secara thermodinamika, siklus ini memiliki # buah proses thermodinamika yang terdiri dari $ buah proses isokhorik (%olume tetap" dan $ buah proses adiabatis (kalor tetap". &ntuk lebih jelasnya dapat dilihat diagram tekanan (p" %s temperatur ('" berikut
1
roses yang terjadi adalah )* $*
$ +ompresi adiabatis embakaran isokhorik
*
# Ekspansi - langkah kerja adiabatis
#*
) angkah buang isokhorik
/eberapa rumus yang digunakan untuk menganalisa sebuah siklus mesin bensin adalah sebagai berikut ).
roses +ompresi 0diabatis
T2/T1 = r^(k-1); p2/p1 = r^k
$. roses embakaran 1sokhorik T3 = T2 + ( ! " / #$) ; p3 = p2 ( T3 / T2)
. roses Ekspansi - angkah +erja T%/T3 = r^(1-k) ; p%/p3 = r^(-k)
#. +erja Siklus & = #$ '(T3 - T2) - (T% - T1)
2. 3ekanan Efektif 4ata*rata (Mean Effecti%e ressure" pe = & / (*1 *2)
5. Daya 1ndikasi Motor Pe = pe . n . i . (*1-*2) . ,
2
Dimana parameter 6 parameternya adalah p 7 3ekanan gas (+g-m8" 3 7 3emperatur gas (+9 +el%in" ' 7 'olume gas (m8" r 7 4asio kompresi (') 6 '$" :% 7 anas jenis gas pada %olume tetap ( kj-kg +" k 7 4asio panas jenis gas (:p-:%" f 7 4asio bahan bakar - udara ; 7 pengali9 i7) untuk $ tak dan i7?.2 untuk # tak @ 7 Jumlah silinder 7 Daya ( =att "
#. Prinsip era Mesin Bensin
/erikut akan diterangkan mengenai prinsip kerja mesin bensin. ertama, campuran udara dan bensin di hisap kedalam silinder, kemudian dikompresikan oleh torak saat begerak naik, apabila campuran udara dan bensin terbakar dengan adanya api dari busi yang panas sekali, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar di dalam silinder. 3ekanan gas pembakaran ini mendorong torak kebaAah, yang menggerakan torak turun naik dengan bebas di dalam silinder. Dari gerak lurus (naik turun" torak dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol melal ui batang torak. Berak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada mesin. osisi tertinggi yang di capai torak di dalam silinder di sebut tit ik mati atas (3M0", dan posisi terendah yang di capai torak disebut titik mati baAah(3M/". Jarak bergeraknya torak antara 3M0 dan 3M/ di sebut langkah torak (stroke". :ampuran udara dan bensin dihisap kedalam silinder dan gas yang telah terbakar harus keluar, dan ini harus berlangsung secara tetap. ekerjaan ini dilakukan dengan adanya gerak torak yang turun naik di dalam silinder. roses menghisap campuran udara dan bensin kedalam silinder, mengkompresikan, membakarnya, dan mengeluarkan gas bekas dari silinder, disebut satu siklus.
3
. Siste 0aan 0akar
Sistem bahan bakar (fuel system" terdiri dari beberapa komponen, dimulai dari tangki bahan bakar (fuel tank" sampai pada charcoal canister. /ahan bakar yang tersimpan dalam tangki dikirim oleh pompa bahan bakar (fuel pump" ke karburator melalui pipa*pipa dan selang*selang.kotoran dan benda*benda lain ya dikeluarkan dari bahan bakar oleh saringan (fuel filter". +arburator menyalurkan ke mesin sejumlah bahan bakar yang dibutuhkan berupa campuran udara dan bahan bakar. Sejumlah gas C: yang timbul di dalam tangki dikurangi oleh charcoal canister. /ensin di alirkan dari tangki melalui saringan, selang dan pipa*pipa hisap (suction tube". /ensin yang sudah disaring dikirim ke karburator oleh pompa bahan bakar, dan karburator mencampurnya dengan udara dengan suatu perbandingan tertentu menjadi campuran udara dan bahan bakar. Sebagian campuran udara dan bahan bakar menguap dan menjadi kabut saat mengalir melalui intake manifold ke silinder.
. #apuran 4ara 4an Baan Bakar
/ahan bakar yang dikirim kedalam silinder untuk mesin harus ada dalam +ondisi mudah terbakar agar dapat menghasilkan efesiensi tenaga yang maksimum. /ensin sedikit sulit terbakar, bila tidak dirubah kedalam bentuk gas. /ensin tidak dapat terbakar dengan sendirinya, harus dicampur dengan udara dalam perbandingan yang tepat. &ntuk mendapatkan campuran udara dan bahan bakar yang baik, uap bensin harus bercampur dengan sejumlah udara yang tepat. erbandingan campuran udara juga mempengaruhi pemakaian bahan bakar.
5. Per0an4ingan 4ara engan Baan Bakar
erbandingan udara dengan bahan bakar dinyatakan dalam %olume atau berat dari bagian udara dan bahan bakar. ada umumnya, perbandingan udara dan bahan bakar dinyatakan berdasarkan perbandingan berat udara dengan berat bahan bakar. /ensin harus dapat terbakar keseluruhannya di dalam ruang bakar untuk menghasilkan tenaga yang besar pada mesin. erbandingan udara dan bahan bakar dalam teorinya adalah )2), yaitu )2 untuk udara berbanding ) untuk bensin. 3etapi pada kenyataannya, mesin menghendaki campuran udara dan bahan bakar dalam perbandingan yang berbeda*beda tergantung pada temperatur, kecepatan mesin, beban, dan kondisi lainya. ada table di baAah ini diperlihatkan perbandingan udara dan bahan bakar yang dibutuhkan sesuai dengan kondisi mesin.
6. Pr7ses pe0akaran
4
:ampuran bahan bakar*udara didalam selinder motor bensin harus sesuai dengan syarat busi, yaitu jangan terbakar sendiri. +etika busi mengeluarkan api listrik, yaitu pada saat beberapa derajat engkol sebelum t orak mencapai 3M0, campuran bahan bakar*udara disekitar itulah mula*mula terbakar. +emudian nyala api merambat kesegala arah dengan kecepatan yang sangat tinggi ($2*2? m-detik", menyalakan campuran yang dilaluinya sehingga tekanan gas didalam silinder naik, sesuai dengan jumlah bahan bakar yang terbakar. embakaran yang merambat dengan cepat itu, te mperaturnya dapat melampaui temperatur penyalaan sendiri sehingga akan terbakar dengan cepatn ya. roses terbakar sendiri dari bagian campuran yang terakhir (terjatuh dari busi" dinamai detonasi.
Detonasi yang berulang*ulang dalam Aaktu yang cukup lama dapat merusak bagian ruang bakar, terutama bagian tepi dari kepala torak tempat detonasi terjadi.Disamping itu detonasi mengakibatkan bagian ruang bakar (misalnya busi atau kerak yang ada"sangat tinggi temperaturnyaatau pijar, sehingga dapat men yalakan campuran bahan bakar*udara sebelum Aaktunya (pranyala". Detonasidapat mengurangi daya dan efisiensi mesin, sedangkan tekanan maksimum gas pembakaranpun akan bertambah tinggi. +arena itu, detonasi yang dahsyat tidak di kehendaki dan harus dicegah. Maka dari itu seluruh campuran bahan bakar*udara harus dinyalakan oleh nyala api yang berasal dari busi. /erikut ini beberapa cara untuk mencegah detonasi ). $. .
Mengurangi tekanan dan temperatur bahan bakar*udara yang masuk kedalam silinder. Mengurangi perbandingan kompresi. Memperlambat saat penyalaan.
#. Memperkaya yaitu menaikan perbandingan campuran bahan bakar*udara 2. Menaikan kecepatan torak atau putaran poros engkol, untuk memperoleh arusturbulen pada campuran didalam silinder yang mempercepat rambatan nyala api. 5. Memperkecil diameter torak untuk memperpendek jarak yangdi tempuh olehnyala api dari busi kebagian yang terjauh. Cal ini bias juga di capai jikadipergunakan busi lebih dari satu.
8. Siste Pengapian Pa4a Mesin Bensin
Sistem pengapian motor bensin memilik prinsip kerja yang beragam sesuai dengan jenis dan model sistem pengapian yang digunakan. &ntuk sistem pengapian Motor biasanya terdiri atas $ macam yakni Siste Pengapian A# dan Siste Pengapian # . &ntuk sistem pengapian Motor sebenarnya bisa kita modifikasi dari sistem pengapian 0: ke sistem pengapian D: atau sebaliknya.
5
1. Siste Pengapian A# atau yang lebih kita kenal dengan :D1(:apasitor Discharge 1gnition" merupakan sistem dimana pengapian ke busi dibangkitkan dari tegangan 0: dari spul motor yang di triger oleh sirkuit elektronik(:D1" sesuai signal yang di terima dari pulser. 2. Siste Pengapian # . ada sistem pengapian Dc ini lebih mirip dengan sistem pengapian mobil secara elektronik, yakni 3:1(transistori@ed 1gnition System", dengan sistem 3:1 tegangan tinggi yang di bangkitkan dari koil benar$ tegangan D: )$%olt yang di dri%er oleh sebuah transistor sesuai data dari sumber signal alias pulser.
Semua sistem pengapian motor yang peletakan pulser berada pada askruk pasti menimbulkan percikan busi secara $ kali proses yang berbeda dalam ) siklus kerja motor # tak, yakni pada proses kompresi dan proses buang. 9.
Mesin Bensin % Tak 4an 2 Tak
lasiikasi M7t7r Bensin
Menurut prinsip kerjanya motor bensin dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu motor bensin $ langkah dan motor bensin # langkah. 1. M7t7r Bensin 2 :angka
Motor bensin $ langkah adalah motor bensin yang setiap siklus kerjanya dalam $ langkah torak atau ) kali putaran poros. rinsip kerja motor bensin $ langkah dalam ) kali siklus kerja dapat dijelaskan sebagai berikut C1S0 +OM4ES1 E+S0
+onstruksi lebih sederhana dan biaya pembuatan lebih murah.
embuangan gas kurang sempurna dan kesulitan untuk mempertinggi kecepatan.
Dengan ukuran langkah torak dan kecepatan yang sama akan menghasilkan daya yang lebih besar.
2. M7t7r Bensin % :angka
6
Motor /ensin # angkah adalah motor bensin yang setiap siklus kerjanya dalam # langkah torak atau $ kali putaran poros. 0dapun rangkaian proses dan langkah*langkah torak adalah sebagai berikut ).
Pr7ses Pengisian
engisian campuran bensin dan udara terjadi pada langkah pertama yaitu saat torak bergerak dari 3M0 ke 3M/, di mana katup masuk terbuka dan katup buang tertutup. $.
Pr7ses 7presi
3erjadi pada langkah kedua. Faitu torak bergerak dari 3M/ ke 3M0. ada langkah ini kedua katup tertutup. .
Pr7ses Pe0akaran
/eberapa saat menjelang akhir kompresi, saat sebelum torak mencapai 3M0, busi memercikkan bunga api dan membakar campuran bensin dan udara. 0kibatnya temperatur dan tekanan gas pembakaran dalam si linder meningkat. #.
Pr7ses era/kspansi
roses ini terjadi pada langkah ketiga yaitu torak bergerak dari 3M0 ke 3M/. 3ekanan yang tinggi hasil pembakaran digunakan untuk mendorong torak ke baAah dan memutar poros engkol untuk melakukan kerja mekanik. 2.
Pr7ses Pe0uangan
3erjadi pada langkah keempat, torak bergerak dari 3M/ ke 3M0. ada langkah ini katup buang terbuka dan katup masuk tertutup. Bas hasil pembakaran dibuang keluar silinder melalui katup buang.
Siat-siat 7t7r 0ensin % langka
Dalam # langkah torak terdapat ) langkah ekspansi.
emakaian bahan bakar lebih hemat dan kerugian dari gas*gas yang terbuang kecil sekali.
+onstruksinya lebih rumit dan biaya pembuatan lebih mahal.
Dengan ukuran piston dan putaran yang sama menghasilkan daya yang lebih kecil.
embuangan gas lebih sempurna.
2.%. euntungan M7t7r Bensin
7
Dibandingkan dengan motor diesel, motor bensin memiliki beberapa keuntungan di antaranya ).
3ekanan kompresi yang dibutuhkan lebih kecil.
$.
+onstruksi mesin lebih kecil dan tidak perlu sekokoh mesin diesel.
.
/erat mesin lebih ringan.
#.
Betaran yang dihasilkan lebih kecil dengan suara yang halus.
2.
3idak memerlukan baterai terlalu besar pada aAal penyalaan.
5.
+onstruksi ruang bakar lebih sederhana.
<. MP>> MS9> B>S9>
+omponen Mesin merupakan bagian*bagian utama dari mesin khususnya yang dibahas disini adalah mesin bensin (gasoline engine". Dimana komponen utama ini merupakan suatu bentuk rangkaian mesin yang difungsikan sebagai pembuat tenaga.
0dapun yang utama dengan berurutan adalah sebagai berikut 1.
Bl7k Silin4er,
merupakan bentuk dasar dari mesin dan pada blok silinder ini terdapat beberapa buah silinder mesin, pada tiap silinder terdapat sebuah torak-pistonyang dipasangkan pada salah satu ujung batang piston, sedangkan ujung piston yang lain berhubungan langsung dengan poros engkol-crank shaft, maka dengan de mikian gerak naik turunnya piston dapat menggerakan poros engkol. Sedangkan dibagian atas kepala silinder pada bagian
8
dalamnya berbentuk sebuah ruang bakar dan dilengkapi dengan katup*katup hisap dan buang.
/lok silinder biasanya terbuat dari besi tuang-cor tetapi ada yang terbuat dari paduan almunium dengan tujuan untuk mengurangi berat serta menambah panas radiasi. /eberapa silinder disusun pada blok silinder, bagian atasnya ditutup dengan kepala silinder sedangkan bagian baAah blok silinder membentuk ruang engkol untuk penempatan dan pemasangan kelengkapan, seperti dinamo starter (untuk start aAal gerak poros engkol, alternator, pompa bensin serta distributor.
pula
2.
Silin4er
merupakan bagian yang memindahkan tenaga panas ke tenaga mekanik dan untuk tujuan ini piston bergerak naik memadatkan gas. &ntuk memperoleh tenaga maksimum ataupun optimum diusahakan tidak terdapat kebocoran*kebocoran pada gas*gas yang dibakar diantara piston dan silinder. Besekan dan keausan diusahakan se minim mungkin yang diakibatkan oleh gerakan*gerakan meluncur dari piston. &ntuk memperkecil hal ini, dinding silinder diperkeras dengan besi tuang-cor, atau dengan diberikan khrom pada dinding*dinding silinder untuk membatasi keausan tadi. Jika dinding silinder telah aus .. maka perbaikan yang dilakukan adalah dengan mengebor kembali dinding silinder dengan bore tune, sehingga silinder ruang menjadi lebih besar maka membutuhkan piston-torak juga lebih besar karena bertambahnya diameter ukuran silinder (ber hubungan dengan kecepatan pada saat dragrace, dimana ruang silinder dan piston semakin besar dibutuhkan suplay bahan bakar lebih besar sehingga digunakan karburator minimal 2 barrel atau 4 barrel " &ntuk menghindari semakin tipisnya dinding dalam dan dinding luar silinder (ketebalan silinder" maka sebaiknya dinding dalam diberikan pelapis khrom sehingga permanen karena meminimalisasi keausan .. dan piston bisa dipertahankan tidak memerlukan penggantian piston yang lebih besar.
3.
Bak engk7l (karter)
3erletak dibaAah blok silinder digunakan sebagai penampung oli mesin yang terbuat dari baja press. ada karter ini juga dilengkapi %entilasi untuk menghubungkan ruang dalam
9
dengan udara luar. +arter dibaut dibaAah bak engkol dan diantaranya diberikan gasket (pelapis karet" untuk menghindari kebocoran pada sambungan tersebut s ehingga oli mesin tidak bocor merembes keluar.
%.
epala Silin4er
dibaut dengan blok silinder dibagian atas dan diantaranya juga diberikan gasket, terdapat lubang*lubang untuk pemasangan busi dan mekanik katup yang dilengkapi pada mesin. +epala silinder pada umunya dibuat dari besi tuang campuran almunium untuk membatasi pemuaian. Juga dilengkapi mantelpendingin yang berhubungan denga blok silinder untuk memberikan pendinginan pada katup*katup dan busi*busi.
?.
T7rak/pist7n,
+omponen ini Aajib mempunyai sifat tahan terhadap tekanan dan suhu tinggi dan dapat bekerja dengan kecepatan tinggi. +epala piston umumnya mempunyai permukaan yang datar tetapi ada pula yang cembung atau cekung. ada bagian atas torak terdapat $* celah untuk pemasangan pegas*pegas piston. /ahan dasar piston adalah campuran besi tuang dan aluminium karena ringan dan mempunyai penghantar panas yang baik. aduan yang tidak seimbang akan berakibat buruk dimana pada suhu yang sangat tinggi akan membuat piston memuai dan berubah bentuk.
10
Oleh sebab itu dijumpai diameter bagian atas torak agak lebih kecil dari bagian baAahnya, dimanadalam keadaan suhu tinggi maka bagian atas dan baAah akan menjadi sama besar. * 0ntara piston dan dinding harus diberikan kerenggangan tertentu karena adanya pemuaian pada Aaktu mesin bekerja yang mana disebut renggang piston-torak. /ila terlalu besar maka akan terjadi kebocoran gas yang keluar dan minyak oli mesin akan masuk ke ruang piston dan silinder, sehingga suara piston berisik. Bisa dilihat/dibuktikan jika asap kenalpot (gas buang) terdapat asap putih ... berarti kemungkinan oli mesin ikut terbakar karena terlalu besar keranggangan ini. /ila terlalu kecil akan menimbulkan gesekan yang akan lebih besar sehingga pelumasan tidak sempurna. * ena piston, berguna untuk menghubungkan piston dengan ujung batang piston, berbentuk pipa untuk mengurangi berat dan pada kedua sisinya disangga oleh bos*bos yang terdapat pada piston. * egas piston, berguna untuk perapat dan menjaga agar gas*gas tidak keluar selama langkah kompresi dan langkah kerja dalam ruang bakar. Dan juga untuk mengikis oli pelumas dari dinding silinder, mencegah oli masuk ke ruang bakar. &mumnya terbuat dari besi cor khusus dan diberi potongan untuk memudahkan pemasangan ke dalam alur pegas yang terdapat pada piston. Diameternya sedikit lebih besar dari diameter piston, dan setelah terpasang maka kekenyalan pegas piston ini menekan dinding silinder.
@.
Batang pist7n
0dalah komponen-part yang menghubungkan piston dengan poros engkol-crankshaft dibuat dengan bentuk G1G , terbuat dari baja spesial.
.
P7r7s engk7l/ranksat
11
Mempunyai tugas penting yaitu mengubah gerakan lurus piston yang berada dalam silinder pada gerak kerja menjadi gerak putar dengan melalui batang*batang piston serta menjaga pergerakan piston dalam lengkah*langkah selanjutnya. oros engkol terdiri dari pusat putaran dimana pada pena engkol dipasangkan batang piston. /agian ujung depan poros engkol dibuat sedemikian rupa sehingga memungkinkan pemasangan gigi pengatur (timing gear " yang berfungsi untuk menggerakan sumbu nok dan puli untuk menggerakan pompa air-alternator (waterpump". Sedangkan bagian ujung belakang dipasangkan dengan flens untuk pemasangan roda penerus (roda gila".
C.
D74a penerus/lEFeel
Merupakan piringan yang terbuat dari besi tuang dan dibaut pada ujung belakang poros engkol. Dimana poros engkol hanya mendapatkan tenaga putaran dari langkah kerja saja, agar supaya dapat bekerja pada langkah yang lainnya maka poros engkol harus dapat menyimpan day putaran yang diperolehnya. /agian yang menyimpan tenaga putaran ini adalah roda penerus yang juga dilengkapi dengan gigi ring yang dipasangkan di bagian luar untuk perkatian dengan starter pinion.
12
