6
BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Mesin Pembakaran dalam
Mesin pembakaran dalam internal combustion engine adalah mesin yang memamfaatkan fluida kerjagas panas hasil pembakaran, dimana antara medium
yang memanfaatkan fluida dengan fluida kerjanya tidak dipisahkan oleh dinding pemisah.
Dari hukum termodinamika pertama,energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonversikan dari satu bentuk energi ke
bentuk energi lainnya. Dengan demikian harus terdapat suatu kesetimbangan energi dari masukan dan keluaran.
Dalam mesin pembakaran jenis reciprocating, bahan bakar diumpankan ke dalam ruang bakar sehingga terbakar dalam udara, mengonversikan energi
kimianya menjadi panas. Tidak semua energi ini dapat menggerakkan piston karena terdapat kerugian-kerugian, seperti ke saluran buang, ke pndingin, dan
radiasi. Energi yang tersisa, yang dikonversi menjadi tenaga, disebut tenaga indikatif indicated horse power, ihp. Tenaga inilah yang akan menggerakkan
piston. Tenaga yang menggerakkan piston ini dalam pentransmisiannya mengalami kerugian karena gesekan, pemompaan, dan lain-lain
[5]
.
2.1.1 Mesin otto mesin pembakaran dalam jenis spark ignitionSIE
Mesin otto, atau Beau de Roches merupakan mesin pengonversi energi tak langsung, yaitu dari bahan bakar menjadi energi panas dan kemudian baru
menjadi energy mekanis. Jadi, energi kimia bahan bakar tidak dikonversikan langsung menjadi energi mekanis. Efisiensi pengonversian energinya berkisar
30 Ƞ
t
± 30. Hal ini karena rugi-rugi 50 rugi panas, gesek mekanis, dan pembakaran tak sempurna.
Seorang ilmuan jerman sekaligus penemu mesin otto yaitu A. Nikolaus Otto pada tahun 1876 menemukan mesin pembakaran dalam. Ia mulai percobaan
dengan mesin gas dan pada 1864 ikut serta dengan 2 kawan untuk membentuk perusahaannya sendiri. Perusahaan itu dinamai N. A. Otto Cie., yang
Universitas Sumatera Utara
7
merupakan perusahaan pertama yang menghasilkan mesin pembakaran dalam. Perusahaan ini masih ada sampai kini dengan nama Deutz AG.
Adapun bentuk karya beliau masih dipergunakan dan terus dikembangkan hingga saat ini. Salah satu contoh mesin yang menggunakan mesin otto
ditunjukkan pada. Gambar 2.1 Berikut.
Gambar 2.1 A. Nikolaus Otto sumber: sawanganmotor.blogspot.com
Pertama kali dibuat pada 1876
, taklangkah adalah berupa gerakan naik atau turun pada piston silinder. Paten Otto dibuat tak berlaku pada
1886 saat
ditemukan bahwa penemu lain, Alphonse Beau de Rochas
, telah membuat asas putaran 4 tak dalam selebaran yang diterbitkan sendirian. Menurut studi sejarah
terkini, penemu Italia Eugenio Barsanti
dan Felice Matteucci
mempatenkan versi efisien karya pertama dari mesin pembakaran dalam pada
1854
.
A. Nikolaus Otto juga mengemukakan standar siklus udara yang ideal dengan volume konstan selain panas, yang membentuk dasar untuk mesin spark –
ignition praktis mesin bensin dan gas
[6]
. Siklus ini ditampilkan pada p-v dan diagram t-s pada Gambar 2.2 .
Universitas Sumatera Utara
8
Gambar 2.2 diagram p-v dan t-s otto Ideal sumber: gupta - fundamentals of internal combustion engine
dimana : 1= kompresi berlangsung isentropis
2=Pemasukan kalor pada volume konstan dan tidak memerlukan waktu 3=ekspansi isentropis
4=pmbuangan kalor pada volume konstan Pada Proses langkah kerja pada siklus actual, dalam kenyataannya tidak
dapat bekerja dalam kondisi siklus yang ideal. Adapun untuk siklus otto aktual dapat dilihat pada Gambar 2.3 berikut.
Gambar 2.3 diagram p-v otto aktual sumber:
eprints.undip.ac.id
Sistem siklus kerja mesin bensin dibedakan atas mesin bensin empat langkah four stroke dan mesin bensin dua langkah two stroke.
Universitas Sumatera Utara
9
a. Mesin bensin empat langkah
Mesin bensin empat langkah adalah mesin yang pada setiap empat langkah torakpiston dua putaran engkol sempurna menghasilkan satu tenaga kerja satu
langkah kerja. •
Langkah pemasukan, yang dimulai dengan piston pada titik mati atas dan berakhir ketika piston mencapai titik mati bawah. Untuk menaikkan massa
yang terhisap, katup masuk terbuka saat langkah ini dan menutup setelah langkah ini berakhir.
• Langkah kompresi, ketika kedua katup tertutup dan campuran di dalam
silinder terkompresi ke bagian kecil dari volume awalnya. Sesaat sebelum akhir langkah kompresi ke bagian kecil dari volume awalnya. Sesaat
sebelum akhir langkah kompresi, pembakaran dimulai dan tekanan silinder naik lebih cepat.
• Langkah tenaga, atau langkah ekspansi, yang dimulai saat piston pada titik
mati atas dan berakhir sekitar 45
o
sebelum titik mati bawah. Gas bertekanan tinggi menekan piston turun dan memaksa engkol berputar.
Ketika piston mencapai titik mati bawah, katup buang terbuka untuk memulai proses pembuangan dan menurunkan tekanan silinder hingga
mendekati tekanan pembuangan. •
Langkah pembuangan, dimulai ketika piston mencapai titik mati bawah. Ketika katup buang membuka, piston menyapu keluar sisa gas
pembakaran hingga piston mencapai titik mati atas. Bila piston mencapai titik mati atas, katup masuk membuka, katup buang tertutup, dan siklus
dimulai lagi
[5]
. Pada Gambar 2.4 Berikut adalah siklus dari mesin bensin empat langkah
yang dimulai dari langkah pemasukan intake menuju langkah kompresi compression kemudian langkah tenaga power dan diakhiri dengan langkah
pembuangan exhaust
Universitas Sumatera Utara
10
Gambar 2.4 siklus empat langkah sumber: smkdhtk-panitiampv.blogspot.co.id b.
Mesin bensin dua langkah Mesin bensin dua langkah adalah mesin yang pada dua langkah
torakpiston satu putaran engkol sempurna akan mnghasilkan satu tenaga kerja satu langkah kerja.
• Langkah Kompresi, yang dimulai dengan penutupan saluran masuk dan
keluar, dan kemudian menekan isi silinder dan menghisap campuran bahan bakar udara bersih ke dalam rumah engkol
• Langkah tenaga atau ekspansi, adalah ketika piston bergerak mencapai titik
tertentu sebelum titik mati bawah, pada awalnya saluran buang dan kemudian saluran masuk terbuka. Sebagian besar gas yang terbakar keluar
silinder dalam proses exhaust blowdown. Ketika saluran masuk terbuka, campuran bahan bakar dan udara bersih tertekan didalam rumah engkol,
mengalir ke dalam silinder. Piston dan saluran-saluran umumnya dibentuk untuk membelokkan campuran yang masuk langsung menuju saluran buang
dan juga ditujukan untuk mendapatkan pembilasan gas residu secara efektif.
Universitas Sumatera Utara
11
Pada Gambar 2.5 Berikut adalah siklus dari mesin bensin dua langkah yang divariasikan menurut langkah piston yaitu langkah piston menuju TMA dan
langkah piston menuju TMB.
Gambar 2.5 Siklus dua langkah sumber:http:titi-sindhuwati.blogspot.co.id
2.1.2 Mesin Diesel mesin pembakaran dalam jenis compression ignitionCIE