Proses Kerja Mesin
Seperti kita ketahui bahwa mesin mobil (bensin/diesel)merupakan Reciprocating Engine yaitu mesin yang cara kerjanya berdasarkan pada turun–naiknya piston untuk menghasilkan tenaga. Pengubahan bahan bakar menjadi tenaga dilakukan melalui proses pembakaran, oleh karena itu mesin ini disebut dengan motor bakar.
Dalam sejarah pengembangannya kita mengenal 2 macam motor bakar, yaitu :
1) Motor atau mesin bakar luar (External Combustion Chamber) yaitu mesin atau motor yang proses pembakaranya terjadi diluar mesinnya, contohnya :
a) Mesin Uap
b) Turbin Uap
2) Motor atau mesin bahan bakar dalam (Internal Combustion Camber), yaitu mesin atau motor yang proses pembakaranya terjadi didalam mesinnya sendiri, contohnya :
a) Mesin Diesel
b) Mesin Bensin
Ada 3 kondisi (syarat) yang harus dipenuhi oleh suatu mesin agar dapat hidup atau berputar, yaitu:
1) Adanya campuran bahan bakar dan udara yang sesuai.
2) Adanya tekanan kompresi yang cukup (memadai).
3) Adanya pengapian yang tepat.
Dalam proses perubahan dari bahan bakar menjadi tenaga, terdapat 2 cara proses kerja mesin yaitu : proses 4 langkah dan proses 2 langkah..
1. Motor 4 langkah (4 Stroke Engine)
Dalam proses kerjanya untuk menghasilkan 1(satu) usaha/tenaga memerlukan 4 kali langkah piston yaitu : langkah hisap (intake stroke), langkah kompresi compression stroke), langkah usaha (expansion stroke), dan langkah buang (exhaust stroke).
2. Motor 2 Langkah (2 Stroke Engine)
Dalam proses kerjanya untuk menghasilkan 1 (satu) usaha/tenaga memerlukan 2 kali langkah piston.
4 Langkah Engine
Siklus Kerja Mesin 4 Langkah (lihat animasi diatas)
1) Langkah hisap (1)
Pada langkah ini intake valve terbuka dan exhaust valve tertutup. Piston bergerak dari TMA (Titik Mati Atas) → TMB (Titik Mati Bawah) sehingga campuran bahan baker dan udara masuk kedalam ruang bakar. Sesaat sebelum piston mencapai TMB, intake valve mulai tertutup.
2) Langkah kompresi (2)
Pada langkah ini kedua valve dalam keadaan tertutup. Piston bergerak dari TMB → TMA sehingga gas yang sebelumnya telah dihisap, terkompresi sehingga tekanan dan temperaturnya naik.
3) Langkah Usaha (3)
Beberapa derajat sebelum piston mencapai TMA, busi (spark plug) mengeluarkan loncatan bunga api listrik sehingga gas yang telah terkompresikan akan terbakar dan meledak sehingga piston akan terdesak menuju TMB. Inilah saat dimana hasil pembakaran akan diubah menjadi tenaga putar pada crankshaft melalui connecting rod. Sesaat sebelum piston mencapai TMB, exhaust valve mulai terbuka.
4) Langkah buang (4)
Pada langkah ini intake valve tertutup dan exhaust valve terbuka. Piston bergerak dari TMB → TMA. Gas hasil pembakaran terdorong keluar melalui exhaust manifold. Sesaat piston mencapai TMA, exhaust valve mulai tertutup dan intake valve mulai terbuka. Pada saat inilah yang disebut dengan over lapping dimana kedua valve akan terbuka secara bersamaan.
Spesifikasi Mesin (Berdasarkan Susunan Silinder)
In-line (Straight Type)
Silinder-silinder disusun dalam satu baris, tipe ini banyak digunakan karena konstruksinya sederhana.
V Type
Blok silinder berbentuk V (V-Shape). Ciri mesin ini adalah tinggi dan panjang mesin lebih sedikit dibanding jenis mesin lainnya.
Horizontally Opposed Type
Silinder-silinder disusun horizontal dan berlawanan satu sama lainnya.
Mekanisme Katup
Mesin 4 langkah mempunyai satu atau dua katup masuk dan katup buang pada setiap ruang bakarnya. Campuran udara-bagan bakar masuk ke silinder melalui katup masuk, dan gas bekas keluar melalui katup buang. Mekanisme yang membuka dan menutup katup-katup ini disebut dengan mekanisme katup. Berikut ini tipe mekanisme katup yang banyak dibuat oleh pabrik
Over Head Valve (OHV)
Mekanisme katup ini sederhana dan tahan lama, penenpatan chamshaft-nya pada cylinder block dibantu dengan valve lifter dan push rod antara rocker arm.
Over Head Camshaft (OHC)
Camshaft ditempatkan diatas kepala cilinder dan cam, yang langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod. Camshaft digerakkan oleh poros engkol melalui rantai atau tali penggerak. Jenis mesin ini sedikit lebih rumit dibandingkan dengan OHV, namun tidak menggunakan lifter dan push rod sehingga berat bagian yang bergerak menjadi berkurang. Kemampuannya pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih tetap pada kecepatan tinggi
Double Over Head Camshaft (DOHC)
Dua camshaft ditempatkan pada kepada silinder, satu untuk menggerakkan katup masuk dan yang lainnya untuk menggerakkan katup buang. Camshaft membuka dan menutup katup-katup secara langsung tanpa menggunakan rocker arm, sehingga berat komponen menjadi berkurang, proses membuka dan menutup katup menjadi lebih presisi pada putaran tinggi.
Cylinder Bore dan Piston Stroke
Mesin dapat digolongkan menjadi 3 golongan melalui perbandingan langkah piston dengan diameter lubang cylinder.
1. Long stroke engine : yaitu yang langkah pistonnya lebih panjang dari pada diameter silinder.
2. Square Engine : yaitu mesin yang langkah pistonnya sama dengan diamter silinder.
3. Short Stroke : yaitu mesin yang langkah pistonnya lebih pendek dari diameter silinder
Pada kecepatan mesin yang sama (rpm sama) kecepatan piston pada square engine atauover-square engine lebih rendah
dari pada long stroke engine. Artinya, cylinder, piston dan O-Ring tingkat keausannya dapat berkurang dengan
menggunakan square engine atau over-square engine, karena itulah jenis mesin ini banyak dipakai pada mobil penumpang.
Piston Displacement
Volume langkah (piston displacement) atau disingkat displacement adalah jumlah volume dari TMA ke TMB (untuk mesin yang cylindernya lebih dari satu disebut dengan total displaecment). Umumnya semankin besar displament-mua maka semakin besar pula tenaga mesinya, karena campuran udara dan bahan bakarnya lebih banyak.
CATATAN :
Total piston displacement dari sebuah mesin dapat dihitung sebagai berikut :
Ï€
V = -------- D2 x L x N
4
= 0.7854 x D2 x L x N
Î = perbandingan keliling lingkaran terhadap garis tengah lingkaran tersebut (=3.14159)
V = piston displament
D = diameter cylinder
L = Langkah pispon
N = Jumlah Cylinder
Perbandingan Kompresi
Perbandingan kompresi adalah seberapa banyak campuran udara bahan bakar yang dihisap dikompresikan dalam silinder selama langkah kompresi. Dengan kata lain perbandingan silinder dengan piston pada posisi TMB (V2) dengan volume ruang bakar dengan piston diposisi TMA (V1). Perhitungannya adalah sebagai berikut ;
V1 = Volume langkah
V2 = Volume langkah piston
Contoh :
V1 + V2 = 32 cc + 315 cc
---------- = ------------------ = 10.8
V1 V1
Jadi perbandingan kompresinya adalah = 10.8 : 1
Selanjutnya perbandingan kompresi yang lebih tinggi menghasilkan tekanan gas pembakaran yang lebih besar pula, dan menghasilkan output yang besar. Pada umumnya perbandingan kompresi ialah antara : 6 - 12 : 1 untuk mesin bensin, dan antara 15 - 22 : 1 untuk mesin diesel.
Perbandingan Antara Diesel dengan Gasoline Engine
