11
4. Cara Kerja Motor Bensin 4 Tak
Motor bakar 4 tak adalah motor pembakaran internal internal combustion engine yang memiliki siklus 4 langkah, yaitu langkah hisap atau intake, tekan atau compression, power, dan
pembuangan atau exhaust. Keempat langkah ini dapat dilihat pada Gambar 3. Motor bakar sendiri terbagi menjadi dua menurut cara penyalaan bahan bakarnya, yaitu CI Compression
ignition dan SI Spark Ignition. Motor CI memanfaatkan suhu tinggi dari kompresi pada ruang bakar, sedangkan motor SI memanfaatkan percikan bunga api dari busi pada ujung ruang bakar.
Siklus pada motor SI dinamakan pula siklus Otto, sesuai penemunya yaitu Nikolaus Otto, dan motor CI dinamakan siklus Diesel, sesuai penemunya yaitu Rudolph Diesel.
Gambar 3. 4 langkah kerja motor bensin Proses ini dimulai ketika piston berada pada posisi titik mati atas TMA. Piston bergerak ke
bawah dan katup pemasukan terbuka. Proses ini menciptakan kondisi vakum dari ruangan yang ditinggalkan piston saat bergerak ke bawah dan akhirnya menghisap campuran udara-bahan
bakar ke dalam silinder. Setelah mencapai titik mati bawah TMB, katup pemasukan menutup dan piston kembali bergerak ke atas, memaksa campuran udara-bahan bakar mengecil
volumenya dan naik tekanannya. Tepat piston mencapai TMA, busi akan memercikan api dan membuat campuran udara-bahan bakar meledak dan mendorong piston kembali ke bawah.
Setelah kembali mencapai TMB piston kembali naik karena efek dari ledakan tadi masih ada, namun kali ini katup pembuangan terbuka dan membuang gas hasil sisa pembakaran. Piston pun
sampai ke TMA dan siklus baru berlanjut seterusnya. Proses di atas terjadi pada motor 4 tak berbahan bakar bensin SIspark ignition engine, dan menggunakan karburator sebagai
pencampur bahan bakarnya. Saat ini penggunaan motor 4 tak sangat beragam. Sebagai penggerak alat transportasi,
penggerak mesin-mesin industri, sumber tenaga generator listrik, dan masih banyak lagi yang lainnya.
5. Kesetimbangan Energi dalam Motor Bakar
Sesuai dengan hukum pertama termodinamika, energi tidak dapat dibuat atau dihancurkan. Ia hanya bisa diubah dari satu bentuk ke bentuk lainnya. Oleh karena itu, harus ada
12 kesetimbangan antara energi yang masuk dan keluar dalam suatu sistem. Dalam sebuah motor
bakar energi masuk berasal dari bahan bakar yang diumpan ke dalam combustion chamber dan dibakar sehingga terjadi perubahan bentuk energi dari energi kimia menjadi energi panas.
Namun, tidak semua energi ini dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan piston dikarenakan adanya energi terbuang pada gas buang, sistem pendinginan, dan radiasi. Tingkat energi yang
dimanfaatkan pada tahap ini dinamakan Indicated Power, ip, dan digunakan untuk menggerakkan piston. Daya ini selanjutnya ditransmisikan oleh gerakan piston melalui
connecting rod menuju ke poros engkol. Pada tahap ini terjadi kehilangan energi akibat gesekan bearing, gesekan piston, dan kehilangan pemompaan. Selain itu, sebagian energi juga
dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, seperti mekanisme katup, pompa, sistem pengapian, dan lain sebagainya. Penjumlahan dari semua energi yang hilang dalam satuan daya pada tahap ini
dinamakan frictional power, fp. Energi yang tersisa dan bermanfaat secara mekanis dinamakan brake power, bp.
6. Parameter Kinerja Motor Bakar
Kinerja motor bakar sangat penting untuk diketahui. Hal ini berkaitan dengan berapa kemampuan motor yang dimiliki sehingga kita dapat mengetahui jenis pekerjaan apa yang cocok
untuk motor tersebut. Berikut ini ialah parameter - parameter yang penting untuk diketahui berkaitan dengan kinerja motor bakar.
i Indicated thermal efficiency
Indicated thermal efficiency merupakan rasio energi di dalam ip terhadap nilai energi bahan bakar
ii Brake thermal efficiency
Brake thermal efficiency merupakan ratio energi di dalam brake power terhadap nilai energi bahan bakar.
iii Mechanical efficiency
Mechanical efficiency didefinisikan sebagai rasio antara brake power dengan indicated power. Mechanical efficiency bisa juga didefinisikan sebagai rasio antara brake thermal
efficiency dan indicated thermal efficiency.
iv Volumetric efficiency
Volumetric Efficiency merupakan salah satu parameter penting dalam kinerja motor bakar 4 tak. Volumetric efficiency
menggambarkan kemampuan motor untuk “bernapas”. Karena penggunaan udara akan menentukan output daya dari suatu motor, maka diharapkan
suatu motor bakar mampu menghisap udara sebanyak-banyaknya. Volumetric efficiency didefinisikan sebagai laju udara masuk ke dalam sistem dibagi
dengan laju volume udara tersebut dipindahkan oleh sistem. Perlu ditekankan bahwa yang dihitung pada persamaan ini adalah hanya volume udara saja, bukan volume campuran
udara-bahan bakar. Oleh karena itu, pada motor dengan bahan bakar berwujud gas, nilai volumetric efficiency-nya lebih kecil.
13
v Relative efficiency atau efficiency ratio
Relative efficiency atau efficiency ratio didefinisikan sebagai perbandingan antara efisiensi termal pada kondisi aktual dengan efisiensi termal pada kondisi ideal.
vi Mean effective pressure Mep
Mean effective pressure merupakan nilai tekanan rata-rata di dalam silinder motor dihitung dari daya output yang dihasilkan. Biasanya dalam sebuah motor bakar, akan ada
dua jenis mep, yaitu indicated mean effective pressure dan brake mean effective pressure. Keduanya dihitung dari indicated power dan brake power.
vii Mean piston speed
Mean piston speed salah satu parameter penting dalam aplikasi motor bakar. Tahanan gas dalam motor dan inersia komponen yang bergerak membatasi mean piston speed antara
8 ms hingga 15 ms. Kendaraan bermotor biasanya beroperasi pada batas atas wilayah ini dan motor diesel besar biasanya bekerja pada batas bawah wilayah ini.
viii Specific power output
Specific power output adalah besarnya daya output dibagi dengan luasan piston. Ini merupakan salah satu indikator kesuksesan bagi insinyur dalam mendesain mesin tanpa
memperhatikan ukuran silinder.
ix Fuel-air atau Air-fuel ratio
Perbandingan campuran antara udara dan bahan bakar merupakan faktor yang sangat penting dalam pembakaran dan efisiensi motor. Suatu campuran udara-bahan bakar yang
tepat sesuai untuk melakukan pembakaran habis dinamakan campuran stoikiometrik atau campuran yang betul secara kimiawi. Campuran yang mengandung lebih banyak bahan
bakar dari campuran stoikiometrik dinamakan campuran yang kaya, dan campuran yang mengandung bahan bakar lebih sedikit dari campuran stoikiometrik dinamakan campuran
yang miskin.
x Nilai Kalor
Nilai kalor ialah jumlah energi panas yang dihasilkan per unit jumlah bahan bakar apabila bahan tersebut dibakar hingga habis dan produk pembakaran diturunkan kembali ke
suhu semula saat sebelum pembakaran.
7. Pengujian Kinerja Motor Bakar
Kategori