Untuk lebih mempermudah memahami proses cara kerja
mesin bensin 2 tak dan 4 tak, perlu dipahami terlebih dahulu Istilah-istilah baku
yang berlaku dalam teknik otomotif
TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre):
Posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston
berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).
TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead
centre): Posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau
piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).
Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas
hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.
Reed valve adalah katup satu arah yang membuka saat
terjadi kevakuman diruang engkol akibat piston bergerak dari TMB ke TMA sehingga
campuran udara dan bahan bakar masuk keruang engkol,dan menutup saat ruang
engkol terdapat tekanan kompresi akibat piston bergerak dari TMA ke TMB.
Overlap adalah sebuah kondisi dimana kedua katup
masuk dan keluar berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang
hingga awal langkah hisap.
Motor bakar dua tak adalah mesin pembakaran dalam mesin
pembakaran dalam, yang dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami dua
langkah piston. Dengan kata lain, mesin 2 tak merupakan mesin yang memiliki
siklus kerja dua gerakan piston dalam satu kali putaran poros engkol. Gerakan piston
dari TMB ke TMA disebut satu langkah piston (stroke) atau sama dengan setengah
putaran poros engkol.
Langkah kerja atau cara kerja motor bensin 2 tak yaitu :
Langkah ke 1 Hisap dan Kompresi
Pison bergerak dari TMB menuju Ke TMA : di bawah
torak terjadi langkah Isap( pemasukan bahan bakar dari karburator ke ruang
poros engkol). Sedangkan diatas torak terjadi langkah kompresi dan langkah
pembakaran.
Langkah ke 2 Usaha dan Buang
Piston Bergerak dari TMA menuju Ke TMB : diatas
torak terjadi langkah buang dan usaha, Sedangkan dibawah torak terjadi langkah
pembilasan( pemasukan bahan bakar baru yang ditampung dari ruang poros engkol
menuju ke ruang bakar melalui saluran bilas)
Berikut penjelasan lebih lanjut untuk langkah ke 1 Hisap
dan Kompresi
Piston bergerak dari TMA ke TMB.
Saat bergerak dari TMA ke TMB, piston akan menekan
ruang bilas yang berada di bawahnya. Semakin jauh piston meninggalkan TMA
menuju TMB akan semakin meningkat pula tekanan di ruang bilas. Tekanan kompresi
di ruang bilas terjadi akibat adanya reed valve yang menutup lubang saluran
yang menghubungkan antara ruang bilas dengan karburator.
Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan
melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing
lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati
lubang pembuangan terlebih dahulu.
Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan,
gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.
Pada saat ring piston melewati 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.
Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB,
sekaligus memompa gas dalam ruang bilas menuju ke dalam ruang bakar.
Langkah ke 2 Usaha dan Buang
Piston bergerak dari TMB ke TMA.
Saat bergerak dari TMB ke TMA, piston akan menghisap
gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas ke dalam ruang bilas.
Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi. Hal ini terjadi
akibat gerakan piston dari TMB ke TMA menghasilkan kevakuman, sehingga reed
valve akan membuka lubang saluran yang menghubungkan antara ruang bilas dengan
karburator. Sehingga campuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam
ruang bilas.
Saat melewati lubang pemasukan dan lubang
pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak di dalam ruang bakar.
Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar
sampai TMA.
Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA (pada
mesin bensin busi akan menyala, sedangkan pada mesin diesel akan menyuntikkan bahan
bakar) untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi atau penyuntikan
bahan bakar tidak terjadi saat piston sampai ke TMA, melainkan terjadi
sebelumnya. Ini dimaksudkan agar puncak tekanan akibat pembakaran dalam ruang
bakar bisa terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB, karena proses
pembakaran membutuhkan waktu untuk bisa membuat gas terbakar dengan sempurna
oleh nyala api busi atau dengan suntikan bahan bakar.
Motor bakar empat langkah adalah mesin pembakaran
dalam, yang dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami empat langkah
piston. Sekarang ini, mesin pembakaran dalam pada mobil, sepeda motor, truk,
pesawat terbang, kapal, alat berat dan sebagainya, umumnya menggunakan siklus
empat langkah. Empat langkah tersebut meliputi langkah isap
(pemasukan),kompresi, tenaga dan langkah buang. Dengan kata lain, mesin 4 tak
merupakan mesin yang memiliki siklus kerja empat gerakan piston dalam dua kali
putaran poros engkol.
Langkah kerja atau cara kerja motor bensin 4 tak yaitu:
Langkah ke 1 langkah hisap
Piston bergerak dari TMA ke TMB, posisi katup masuk
terbuka dan katup keluar tertutup, putaran poros engkol 0 derajat sampaii 180
derajat, putaran campshaft 0 derajat sampai 90 derajat. Mengakibatkan campuran
udara-bahan bakar terhisap masuk ke dalam ruang bakar. Disetiap awal langkah
hisap akan terjadi overlapping, yaitu posisi katup masuk dan keluar berada
dalam posisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang hingga awal langkah
hisap. Sehingga saat awal langkah hisap katup keluar masih sedikit terbuka dan akan
menutup rapat beberapa derajat dari TMB saat piston bergerak dari TMB ke TMA.
Langkah ke 2 langkah kompresi
Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk
dan keluar tertutup, putaran poros engkol 180 derajat sampai 360 derajat, putaran
campshaft 90 derajat sampai 180 derajat. Mengakibatkan udara atau gas dalam
ruang bakar terkompresi. Beberapa saat sebelum piston sampai pada posisi TMA,
waktu penyalaan (timing ignition) terjadi (pada mesin bensin berupa nyala busi
sedangkan pada mesin diesel berupa semprotan (suntikan) bahan bakar).
Langkah ke 3 langkah Usaha
Piston bergerak dari TMA ke TMB, posisi katup masuk tertutup dan katup keluar tertutup, putaran poros engkol 360 derajat sampai 540 derajat, putaran campshaft 180 derajat sampai 270 derajat. Piston bergerak dari TMA ke TMB akibat tedorong gas yang terbakar dalam ruang bakar akan meningkatkan tekanan dalam ruang bakar. Langkah ini adalah proses yang akan menghasilkan tenaga.
Langkah ke 4 langkah buang
Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk
tertutup dan katup keluar terbuka, putaran poros engkol 540 derajat sampai 720
derajat, putaran campshaft 270 derajat sampai 360 derajat. Mendorong sisa gas
pembakaran menuju ke katup keluar yang sedang terbuka untuk diteruskan ke
lubang pembuangan. Disetiap akhir langkah buang hingga awal langkah masuk akan
terjadi overlapping, yaitu posisi katup masuk dan keluar berada dalam possisi
sedikit terbuka pada akhir langkah buang hingga awal langkah hisap. Sehingga saat
akhir langkah hisap katup masuk sudah mulai membuka.
Overlapping adalah sebuah kondisi dimana kedua katup
masuk dan katup buang berada dalam posisi terbuka pada akhir langkah buang
hingga awal langkah hisap. Hal ini berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam
mesin pembakaran dalam. Karena adanya hambatan dari kinerja mekanisme katup dan
inersia udara didalam manifold, maka diperlukan pembukaan katup hisap lebih
cepat sebelum mencapai TMA untuk mempersiapkan langkah hisap.
Derajatoverlapping tergantung dari durasi poros bubungan dan LSA.
Secara spesifik overlapping berfungsi sebagai
berikut:
1)
Mempercepat pemasukan bahan bakar, sehingga mampu mengatasi pada putaran
tinggi
2)
Memaksimalkan proses pemasukkan bahanbakar.
3) Sebagai
pembilasan ruang bakar, torak, dan silinder yang lebih sempurna dari sisa-sisa
pembakaran, sehingga benar-benar bersih.
4) Membantu
pelepasan gas buang(exhaust scavanging).
5)
Pendinginan suhu di ruang bakar.
6) Gas baru
membantu menetralisir gas HC yang sebenarnya beracun, sebelum dikeluarkan.
7)
Mengurangiknocking, yang dikarenakan telat pemasukan bahan bakar pada
putaran tinggi.
8)
Mempercepat pencapaian putaran tinggi
Kelebihan Mesin 2 Tak Bensi
Karena cuma terjadi 2 siklus dalam 1 kali usaha maka mesin 2 tak memiliki respon yang cepat dibanding mesin 4 tak
Volume mesin tidak perlu sebesar mesin 4 tak untuk mendapatkan tenaga yang sama
Tenaga lebih besar dibanding mesin 4 tak
konstruksi mesin lebih simpel dibanding mesin 4 Tak
Perawatan lebih mudah dibanding mesin 4 Tak
Kekurangan Mesin 2 Tak Bensin
Bensin lebih boros dibanding Mesin 4 Tak
Mesin cepat panas
Daya tahan mesin kurang kuat dibanding mesin 4 Tak
RPM mesin tidak bisa tinggi karena akan membuat mesin 2 Tak overheat dan macet
Mengeluarkan asap yang menimbulkan polusi udara karena menggunakan campuran oli di didalam proses pembakarannya
Kelebihan Mesin 4 Tak Bensin
Bensin lebih irit
Daya tahan lebih kuat dibanding mesin 2 Tak
RPM mesin bisa ditingkatkan hingga 15000 RPM ( untuk kompetisi)
Lebih ramah lingkungan
Kekurangan Mesin 4 Tak Bensin
Respon kurang cepat jika dibandingkan mesin 2 Tak
Konstruksi mesin lebih kompleks dibanding mesin 2 Tak
Untuk mendapatkan tenaga yang sama dengan mesin 2 Tak diperlukan Volume mesin yang lebih besar dibanding mesin 2 Tak
Perawatan mesin lebih mahal
