Mesin pada Motor dan Konsep Termodinamika II

7/16/2019 Mesin pada Motor dan Konsep Termodinamika II

http://slidepdf.com/reader/full/mesin-pada-motor-dan-konsep-termodinamika-ii 1/33

Termodinamika padaMesin Motor

( XI IA 1 )Aghi M Rifalma Badariah Mauli R

Nur Mahmudah Vinny Violita A



Mesin 2 tak/ 2 langkah

/ 2 stroke

Mesin 4 tak/ 4 langkah

/ 4 stroke

Mesin kendaraan bermotor secaragaris besar dapat diklasifikasikan

menjadi :



Mesin 2 tak



Ciri-ciri Mesin 2 tak

Ciri-ciri :a.Pada dinding silinder terdapat saluran

masuk dan saluran buang.b.Pembilasan terjadi pada waktu torak

berada disekitar TMB.c.Diselesaikan dalam 2 kali langkah torak

atau satu kali putaran poros engkol.



K

OM

PON

EN



1) Silinder dan Kepala SilinderSilinder adalah sebagai tempat pembakaran

campuran bahan bakar dengan udara untukmendapatkan tekanan dan temperatur yang tinggi.Akibatadanya tekanan tinggi dan gesekan-gesekan torak dandinding silindernya maka pembuatan silinder itu harusdikerjakan dengan cara halus,teliti dan baik.

Pada umumnya silinder dibuat dari bahan baja tuanguntuk mesin besar dan untuk mesin kecil terbuat daribahan logam aluminium paduan yang dibagian dalamnyadipasangkan tabung dari bahan baja yaitu pada bagiantempat bergeraknya torak.

Untuk menghindari terjadinya kebocoran gasterutama pada langkah kompresi maka pemasanganpaking dan pengencangan baut untuk merapatkan kepalasilinder terhadap silinder haruslah seteliti mungkin.



2) Bak mesinBak mesin merupakan tempat silinder ,poros engkol .dan

misi transmisi.Bak mesin umumnya dibuat dari bahan logam

aluminium paduan.Pada jenis motor 2 langkah ,pada bakmesinnya terdapat saluran yang dihubungkan dengankarburator sebagai pemasukan bahan bakar.

3) Torak atau PistonMempunyai sifat :*Ringan*Pengantar panas yang baik*Pemuaian kecil*Tahan terhadap kehausan akibat gesekan*Kekuatan yang tinggi terutama pada temperatur tinggi.

Bentuk dari kepala torak umumnya rata,akan tetapi ada pulayang berbentuk cekung,cembung,kerucut terpancung,ataubentuk deflektor.



4) Cincin torak Fungsi cincin torak adalah untuk mempertahankankerapatan antara torak dengan dinding silinder agar tidakada kebocoran gas dari ruangan bakar ke dalam bakmesin.oleh karena itu ,cincin torak harus mempunyaikepegasan yang kuat dalam penekanan ke dindingsilinder. cincin torak juga berfungsi membantupengontrolan lapisan minyak pelumas ke dindingselinder .cincin torak dibuat dari bahan besi tuang dan juga bisa dari bahan baja paduan dengan tambahanbahan-bahan lain sebagai lapisan pada bagianpermukaan.Fungsi cincin torak yakni cincin kompresi dan cincinpelumas.

5) Pena torak Pena torak berfungsi untuk mengikat torak terhadapbatang penggerak dan juga berfungsi sebagai pemindahtenaga dari torak ke batang penggerak agar gerak bolakbalik dari torak dapat diubah menjadi gerak berputar padaporos engkol.



6) Batang penggerak batang penggerak merupakan suatu batang yang menghubungkan torakdengan poros engkol,terdiri dari bagian-bagian yang dinamakan kepalakecil,tangkai,dan kepala besar.batang penggerak dibuat dari bahan baja ataubesi tuang.

7) Poros engkolPoros engkol dibuat dari bahan baja,jenis poros engkol yang dipergunakanpada mesin sepeda motor adalah:*Jenis “built up” digunakan pada motor jenis kecil yang mempunyai jumlahsilinder satu atau dua*jenis “one piece” digunakan pada motor jenis besar yang mempunyai jumlahsilinder banyak.

8) Roda gaya atau roda penerusUntuk menyimpan tenaga putar ( inertia ) yang dihasilkan pada langkah usaha,agar poros engkol tetap berputar terus pada langkah lainnya.

9) Busi

Busi adalah suatu alat yang mengasilkan percikan api untuk prosespembakaran .

10) Sirip Pendingin

11) Saluran Pembuangan

12) Saluran Masuk



Cara Kerja Mesin 2 tak

• Prinsip kerja

Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah bakuyang berlaku dalam teknik otomotif :1. TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston

berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau pistonberada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).

2. TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisipiston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesinatau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol(crankshaft).

3. Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapatporos engkol (crankshaft), sering disebut dengan bak engkol

(crankcase) sebagai tempat masuknya gas hasil campuranudara, bahan bakar dan pelumas agar tercampur lebih merata.4. Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil

pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakarandalam ruang bakar.



• Piston bergerak dari TMA ke TMB.

• Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekanruang bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh pistonmeninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakinmeningkat.

• Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang

pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masinglubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akanmelewati lubang pembuangan terlebih dahulu.

• Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalamruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.

• Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekandalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar sekaligusmendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubangpembuangan.

• Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus

memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar

Langkah1



• Piston bergerak dari TMB ke TMA.

• Pada saat piston bergerak TMB ke TMA, maka akan menghisap gashasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk kedalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atausistem injeksi.

• Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, pistonakan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar.

• Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA.

•

Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi menyala untukmembakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelumpiston sampai TMA dengan tujuan agar puncak tekanan dalamruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerakdari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukanwaktu dari mulai nyala busi sampai gas terbakar dengan sempurna.

Langkah2

PROSES 2 k



PROSES 2 tak



Kerugian

a. Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehinggaterjadi kerugian langkah tekanan kembali gasbuang lebih tinggi

b. Karena pada bagian silinder terdapat lubang-

lubang, timbul gesekan antara ring piston danlubang akibatnya ring piston akan lebih cepat aus.

c. Karena lubang buang terdapat pada bagian silindermaka akan mudah timbul panas

d. Menimblkan polusi

e. Lebih boros bahan bakar dibanding mesin motor 4tak.

K l bih



Kelebihan

a. Pada proses pembakarannya terjadi setiap putaranporos engkol, sehingga putaran poros engkol lebihhalus. Oleh karena itu putaran lebih rata.

b. Tidak memerlukan katup, komponen lebih sedikit,perawatan lebih mudah dan relatif murah.

c. Momen puntir (penyebab perubahan gerakan putaryang mempercepat atau memperlambat gerakputar suatu benda) untuk putaran lanjutan poroslebih kecil sehingga menghasilkan gerakan yanghalus.

d. Bila dibandingkan dengan mesin empat langkahdalam kapasitas yang sama, tenaga yangdihasilkan lebih besar.



Aplikasi Mesin 2 tak

Mesin dua tak diaplikasikan untuk mesin bensinmaupun mesin diesel. Mesin bensin dua takdigunakan paling banyak di mesin kecil, seperti :>Mesin sepeda motor.

>Mesin pada gergaji (chainsaw).>Mesin potong rumput.>Mobil salju.>Mesin untuk pesawat model, dan sebagainya.

Mesin dua tak yang besar biasanya bertipe

mesin diesel, sedangkan mesin dua tak ukuransedang sangat jarang digunakan.Karena emisigas buang sulit untuk memenuhi standar UNECEEuro II, penggunaan mesin dua-tak untuk sepeda

motor sudah semakin jarang.



Mesin 4 tak



Pengertian

Pengertian : Four stroke engine adalahsebuah mesin dimana untukmenghasilkan sebuah tenaga

memerlukan empat proses langkahnaik-turun piston, dua kali rotasi kruk as,dan satu putaran noken as (camshaft).



K

OM

PON

EN



A. Katup atau klep masuk/hisap. Itu ada perdan pelatuknya (rocker arm).Untuk mengatur buka tutupnya saluran hisap (C).

Pelatuk buat menekan katup supaya membuka dan

pernya supaya katup kembali ke posisi awal.B. Penutup klep atau engine cover (penutupmesin biar rapi)C. Saluran hisap.

Saluran ini berguna untuk memasukkan campuranudara dan bahan bakar. Waktunya diatur oleh klep.D. Blok silinder.E. Pendingin silinder, bisa cairan (radiator).Mesin itu sangat panas karena di dalamnya memang

dilakukan pembakaran BBM untuk menghasilkandaya, semakin panas, efisiensi mesin akan turun danmembuat komponen mesin melar, jadi tidak presisidan nek overheat juga bisa merusak mesin. Jadi wajibdikasih pendingin mesin agar mesinnya tidak mudahrusak.



F. Blok mesin .G. Wadah oli.

Tempat untuk menampung oli, atau wadahpenampung oli.H. Genangan oli.Genangannya tergantung seberapa banyakkita masukkan oli ke mesin bisa 800mL ,

1L, 4L dllL. Saluran buang.Saluran ini untuk mengeluarkan hasilpembakaran campuran udara dan bahan

bakar tadi. Waktunya diatur oleh klepkeluaran pada butir JM. Piston atau seher.Fungsinya ya untuk membuat gerakan naikturun pada mesin



Cara Kerja Mesin 4 Tak

1. Langkah Hisap (Intake)Menghisap campuran bahan bakar

danudara ke dalam silinder ketika

piston

bergerak turun.

Proses:a. Piston bergerak dari TMA

menuju TMB.

b. Katup buang tertutup dankatup masuk terbuka, bahanbakar masuk ke silinder.

c. Tekanan negatif pistonmenghisap kabut udara-bahanbakar masuk ke silinder



2. Langkah Kompresi (Compression)Dalam ruang bakar ketika pistonbergerak naik.

Di akhir kompresi ini dilakukanpenyalaan oleh busi agar gas terbakar.

Proses:a. Piston bergerak kembali dari TMB

ke TMA.b. Katup masuk dan katup buang

tetap tertutup.c. Bahan bakar termampatkan ke

dalam kubah

pembakaran sehingga suhu dantekanan naik.d. Sekitar 8 derajat sebelum TMA,

busi mulaimenyalakan bunga api danmemulai prosespembakaran



3. Langkah Pembakaran dan Tenaga(Ignition and Power)Bergeraknya piston ke bawah karena

terdesak olehgas hasil pembakaran yang bersuhu danbertekanan tinggi.

Proses:

a. Ledakan tercipta secara sempurnadi ruang bakar, piston terlempar dari TMA menuju TMB.

b. Katup masuk menutup penuh, katupbuang menutup tetapi menjelang

akhir langkah usaha katup buangmulai sedikit terbuka.

c. Terjadi transformasi energi gerakbolak-balik piston menjadi energirotasi pada poros engkol.



4. Langkah Pembuangan (exhaust)Membuang gas sisa pembakaran ke

luarsilinder melalui exhaust valve.

Proses:

a. Counter balance weight padaporos engkol memberi gayauntuk menggerakkan piston dari

TMB ke TMA.b. Katup buang terbuka sempurna,

katup masuk menutup penuh.c. Gas sisa hasil pembakaran

didesak keluar oleh pistonmelalui port exhaust menujuknalpot.

PROSES 4 tak







Kerugian

a.Komponen dan mekanisme gerakkatup lebih kompleks, sehinggaperawatan lebih sulit.

b.Langkah kerja terjadi dengan 2putaran poros engkol, sehingga

keseimbangan putar tidak stabil,perlu jumlah silinder lebih dari satudan sebagai peredam getaran.

Kelebih



Kelebihan

a. Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, danbuang prosesnya berdiri sendiri-sendiri sehinggalebih presisi, efisien dan stabil, jarak putaran darirendah ke tinggi lebih lebar (500- 10000 rpm).

b. Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil

dibanding mesin dua langkah sehingga pemakaianbahan bakar lebih hemat.

c. Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebihdapat didinginkan oleh sirkulasi oli

d. Langkah pemasukan dan buang lebih panjang

sehingga efisiensi pemasukan dan tekanan efektif rata-rata lebih baike. Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua

langkahf. Tidak memakai oli samping



Perbedaan

- Mesin 2 Tak (2 strokes) - Mesin 4 Tak (4 strokes)

Untuk mendapatkan ledakan tenaga hasildari pembakaran gas, cuma diperlukan

2x gerakan piston naik dan turun (1x

proses) dengansekali putar kruk as.

TAK 1 : proses masuknya gas, pemampatan dan pembakaran gas (piston

bergerak ke atas, TMB menuju TMA)

TAK 2 : proses kerja, kompresi karter,

buang dan cuci/bilas (piston bergerak ke bawah, TMA menuju TMB)

Untuk mendapatkan ledakan tenaga hasil dari pembakaran gas, diperlukan 4x gerakan

piston naik dan turun (2x proses) dengan 2

kali putaran kruk as dan disertai buka tutup

klep sekali.

TAK 1 : Gerak isap (piston bergerak dari

TMA menuju TMB)

TAK 2 : Gerak kompresi/pemampatan (piston

bergerak dari TMB menuju TMA)

TAK 3 : Gerak tenaga (piston bergerak dari

TMA menuju TMB)

TAK 4 : Gerak Buang Sisa Pembakaran

(piston bergerak dari TMB menuju TMA)

Perbedaan mesin 2 tak dan 4 tak



e bedaa es a da a

K Fi ik



Konsep Fisika

a. Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin pembakaran dalam empatlangkah bisa dijelaskan seperti ini: Ketika terjadi proses pembakaran, energi potensial kimiadalam bensin + energi dalam udara berubah menjadi kalor alias panas. Sebagian kalor berubahmenjadi energi mekanik batang piston dan poros engkol, sebagian kalor dibuang melalui pipapembuangan (knalpot). Sebagian besar energi mekanik batang piston dan poros engkol berubahmenjadi energi mekanik kendaraan (kendaraan bergerak), sebagian kecil berubah menjadi kaloralias panas yang timbul akibat adanya gesekan.

b. Tujuan dari langkah kompresi alias penekanan adiabatik adalah menaikkan suhu dan tekanancampuran udara dan uap bensin. Proses pembakaran pada tekanan yang tinggi akanmenghasilkan suhu dan tekanan (P = F/A) yang sangat besar. Akibatnya gaya dorong (F = PA)yang dihasilkan selama proses pemuaian menjadi sangat besar.



TERIMA KASIH...

Documents

Mesin pada Motor dan Konsep Termodinamika II