10
2.2.1 Prinsip Kerja Mesin Otto 4 tak
Disebut mesin empat langkah atau empat tak karena dalam sekali proses kerja mesin atau dalam satu siklus kerja mesin diperlukan empat langkah piston atau
dua kali putaran poros engkol. Gambar dibawah merupakan prinsip cara kerja mesin otto empat tak.
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Mesin Otto 4 Langkah
[9]
Dari skema di atas tersebut, a langkah hisap, b langkah kompresi, c langkah usaha, d langkah buang. Kondisi awal kedua katup hisap dan buang
dalam keadaan tertutup rapat sedangkan piston torak pada posisi terendahnya yaitu pada titik mati bawah Bottom Dead CenterBDC yang sering disebut
TMB. Selama langkah kompresi, piston bergerak ke atas, dimana campuran bahan bakar dan udara dikompresikan. Sesaat sebelum piston mencapai posisi
tertingginya yaitu titik mati atas Top Dead CenterTDCyang sering disebut TMA, percikan api terjadi yang ditimbulkan oleh busi sehingga membakar
campuran bahan bakar dan udara yang telah terkompresi, yang kemudian menaikkan tekanan dan temperatur pada daerah ruang bakar. Tekanan gas yang
tinggi tersebut mendorong piston kebawah menuju TMB sehingga menyebabkan poros engkol berputar. Selama langkah usaha langkah ekspansi
ini menghasilkan kerja keluaran yang merupakan torsi terbesar pada siklus pembakaran motor otto. Pada ujung langkah ini, piston berada pada posisi
TMB untuk menyelesaikan siklus yang pertama mesin satu siklus, sehingga isi silindernya berupa sisa pembakaran. Piston bergerak kembali ke atas
membersihkan gas buang melalui katup buang langkah pembuangan, kemudian piston turun kembali ke bawah mengambil campuran udara-bahan
a b
c d
Universitas Sumatera Utara
11
bakar yang baru melalui katup hisap langkah hisap. Sebagai catatan bahwa tekanan dalam silinder di atas tekanan lingkungan saat langkah buang dan
berada di bawah tekanan lingkungan saat langkah hisap. Analisis termodinamika untuk kondisi aktual tersebut dapat disederhanakan bila
digunakan asumsi udara-standar yang berlaku sebagai gas-ideal. Karenaitu, siklus untuk kondisi aktual dimodifikasi menjadi sistem tertutup yang disebut
sebagai siklus Otto ideal. Siklus otto merupakan siklus ideal untuk mesin torak dengan pengapian nyala
bunga api. Pada mesin pembakaran dengan sistem pengapian nyala api, campuran bahan bakar dan udara dibakar dengan menggunakan percikan bunga
api dari busi. Piston bergerak dalam empat langkah disebut juga mesin dua siklus dalam silinder. Skema berikut memperlihatkan setiap langkah piston
dan pernyataan prosesnya pada diagram P-v dan T-s untuk kondisi aktual mesin pengapian nyala api empat langkah.
Gambar 2.3 Diagram P-v dan T-s Mesin Otto 4 Langkah
[2]
Siklus Otto ideal terdiri dari empat proses reversibel internal, yaitu proses 1-2 kompresi isentropik, proses 2-3 penambahan kalor pada volume tetap,
proses 3-4 ekspansi isentropik, dan proses 4-1 pelepasan kalor pada volume tetap. Karena siklus Otto ideal ini merupakan sistem tertutup, maka ada
beberapa asumsi yang digunakan yaitu 1 mengabaikan perubahan energi
Universitas Sumatera Utara
12
kinetik dan potensial, dan 2 tidak ada kerja yang timbul selama proses perpindahan kalor.
Efisiensi termal siklus Otto ideal ini tergantung dari besarnya rasio kompresi mesin dan rasio kalor spesifik dari fluida kerjanya. Efisiensi siklus
akan naik bila rasio kompresi semakin besar. Berikut siklus motor otto empat langkah secara singkat :
a Langkah Hisap • Piston bergerak dari TMA ke TMB
• Katup hisap terbuka dan katup buang tertutup • Terjadi kevakuman dalam silinder, yang menyebabkan campuran udara
dan bahan bakar masuk ke dalam silinder b Langkah Kompresi
• Piston bergerak dari TMB ke TMA • Katup hisap tertutup dan katup buang tertutup
• Pada akhir langkah kompresi busi memercikkan bunga api
c Langkah Usaha • Piston bergerak dari TMA ke TMB
• Katup hisap tertutup dan katup buang tertutup • Hasil pembakaran menekan piston
d Langkah buang • Piston bergerak dari TMB ke TMA
• Katup hisap tertutup • Katup buang terbuka
• Piston mendorong gas sisa pembakaran keluar
2.3 Performansi Motor Bakar
Kategori