Senin, 05 Oktober 2020

Memahami Prinsip Kerja Mesin Bensin 2 Tak dan 4 Tak

 


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).

Ruang bilas yaitu ruangan di bawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft). Sering disebut sebagai bak engkol (crankcase) berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata.

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


Tes Pemahaman Mesin 2 tak dan 4 tak

Tidak ada komentar:

Posting Komentar