MODUL 2

BAB I

PENDAHULUAN

            Motor bensin adalah sala satu mata kuliah di jurusan diploma III teknik Mesin yang wajib di program, pembelajaran motor bensin sangat penting kita pelajari khususnya mahasiswa jurusan mesin. Karena didalamnya membahas tentang cara-cara mesin bias berputar dengan menggunakan bahan bakar bensin.

            Kita lihat di Negara berkembang umumnya dan Negara yang masih standar pendapatan biacukainya, sangat membutuhkan ahli-ahli di bidang mesin, maka dari pada itu kita sangat membutuhkan pembelajaran mata kuliah Motor Bensin ini, di mana akan membawa kita nantinya menuju kesuksesan dalam ahli jurusan mesin.

   Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang banyak dipakai saat ini. Sedangkan mesin kalor adalah mesin yang menggunakan energi panas untuk melakukan kerja mekanis atau mengubah tenaga panas menjadi tenaga mekanis. Energi atau tenaga panas tersebut diperoleh dari hasil pembakaran.

   Ditinjau dari cara memperoleh tenaga panas, mesin kalor dapat dibedakan menjadi dua yaitu mesin dengan pembakaran dalam dan mesin dengan pembakaran luar. Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang melakukan proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin tersebut dan gas pembakaran yang terjadi berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam umumnya disebut motor bakar. Jadi motor bakar adalah mesin kalor yang menggunakan gas panas hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin untuk melakukan kerja mekanis. Mesin pembakaran luar adalah mesin di mana proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin dan energi panas dari gas pembakaran dipindahkan ke fluida mesin melalui beberapa dinding pemisah, misal ketel uap.

                                               BAB II

PEMBAHASAN

        A.  Pengertian Umum Motor Bakar

Motor bakar merupakan salah satu jenis mesin kalor yang banyak dipakai saat ini. Sedangkan mesin kalor adalah mesin yang menggunakan energi panas untuk melakukan kerja mekanis atau mengubah tenaga panas menjadi tenaga mekanis. Energi atau tenaga panas tersebut diperoleh dari hasil pembakaran.

Ditinjau dari cara memperoleh tenaga panas, mesin kalor dapat dibedakan menjadi dua yaitu mesin dengan pembakaran dalam dan mesin dengan pembakaran luar. Mesin pembakaran dalam adalah mesin yang melakukan proses pembakaran bahan bakar di dalam mesin tersebut dan gas pembakaran yang terjadi berfungsi sebagai fluida kerja. Mesin pembakaran dalam umumnya disebut motor bakar. Jadi motor bakar adalah mesin kalor yang menggunakan gas panas hasil pembakaran bahan bakar di dalam mesin untuk melakukan kerja mekanis. Mesin pembakaran luar adalah mesin di mana proses pembakaran bahan bakar terjadi di luar mesin dan energi panas dari gas pembakaran dipindahkan ke fluida mesin melalui beberapa dinding pemisah, misal ketel uap.

PRINSIP KERJA MOTOR BAKAR

             

Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi bolak-balik ( reciprocating engine ). Didalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya. Berdasarkan langkah kerjanya, motor bakar torak dibedakan menjadi motor bakar 4 langkah dan motor bakar dua langkah

Prinsip kerja motor 4 tak , setiap proses terdapat 1 kali langkah usaha dan 3 kali langkah yang tidak memberikan usaha yaitu hisap, kompressi dan buang dalam 1 kali usaha didalam silinder(satu silinder) dua kali poros engkol berputar dan 1 kali poros bubungan berputaruntuk membuka dan menutup katup . diagram pem bukaan dan penutupan katup masuk dan katup buang untuk mengetahui lamanya katup membuka dan menutup .

Prinsip kerja motor 2tak , setiap proses terdapat satu kali langkah usaha dan satu kali langkah kompresi dia tas torak. Hanya sebagian kecil dari langkah dapat di pakai untuk pengeluaran gas bekas dan pengisian silinder, dalam 1 kali usaha di dalam silinder (satu silinder ) satu kali poros engkol berputar . diagram pembukaan dan penutupan pintu (lubang) pengisian serta pembuangan untuk mengetahui keadaan di atas dan keadaan di bawah torak selama usaha kompresi

1 Kompetensi

1 mengetahui tentang teori dan struktur kerja motor bakar

2 mengetahui dan mengenal klasifikasi atau kategori motor 4 tak

2  Prinsip Kerja Motor 4 Tak

Prinsip kerja motor 4 tak atau 4 langkah adalah sebagai berikut

1, tak ke satu, langkah isap atau pengisian katup isap terbuka dan katup buang ter tutup torak berada dalam keadaan titik mati atas ( TMA ) poros engkol yang sedang berputar menarik torak

Ke kedudukan titik mati bawah ( TMB) sehingga di dalam silinder ter jadi pembesaran volume dan tekanan turun sampai di bawah tekanan udara luar

(atmosfir ) tekanan di bawah atmosfir inilah yang mengisap( mengisi ) campuran (bahan bakar minyak dan uudara) melalui katup masuk (hisap) peker jaan ini berlangsung sampai torak tiba tiba pada kedudukan tmb . selama langkah hisap(mengisi) tekanan dalam silinder  _+ 0,1 kg/cm 2 lebih rendah dari tekanan atmosfer

2 , tak ke 2 langkah kompresi ke dua buah katup tertutup poros engkol sedang berputar menekan torak ke tma sehingga volume silinder menjadi kecil dank arena itu campuran yang di tekan tersebut semakin padat _+ 15’’ sebelum tma terjadi loncatan bunga api pada busi (injeksi solar pada motor diesel ), selama kompresi baik tekanan maupun suhu dari campuran akan naik

3, tak ke 3 langkah usaha , ke 2 katup masih tertutup, pembakaran campuran, di mulai dari loncatan bunga api pada busi ( semprotan/ kabutan solar) di dalam silinder ( ruang bakar ) karena panasny a yang tinggi  pada pembakaran tersebut suhu dari gas pembakaran (_+ 1200-1600 “ c ) akan naik dengan cepat sekali akibatnya tekanan bertambah pula dalam seketika . tekanan gas di atas torak mendorong torak ke kedudukan tmb , sehingga batang torak poros engkol, dengan demikian ter jadilah usaha mekanik karena itu dinamakan langkah usaha , makin jauh torak bergerak ke kedudukan TMB makin banyak pula volume silinder dank arena itu tekanan dari gas pembakaran turun pula dengan cara berangsur angsur

4, tak ke 4 langkah buang katup masuk tertutup dan katup buang terbuka dengan seketika sehingga seketika sisa gas pem bakaran keluar poros engkol menekan torak ke TMA , sehingga torak mendesak sisa gas pembakaran keluar silinder melalui katup buang tekanan dalam silinder selama lang kah buang lebih tinggi dari pada tekanan atmosfer .

3. Sifat Sifat Yang Terpenting Dari Motor 4 Tak

1 pada tiap proses kerja terdapat 1 kali langkah usaha dan 3 kali langkah yang tidak memberikan usaha ( isap, kompresi, buang)

2 untuk pengisian silinder tersedia 1 langkah penuh

3 tersedia 1 langkah penuh untuk mengeluarkan sisa gas pembakaran

4 terdapat sekurang kurangnya 2 buah  katup pada kepala silinder

5 pada 1 kali usaha di dalam silinder 2 kali poros engkol berputar dan 1 kali poros bubungan berputar dengan 4 langkah ( isap, kompresi, usaha dan buang )

4.DIAGRAM PEMBUKAAN KATUP (VALVE TIMING DIAGRAM)

  Pembukaan dan penutup katup harus sesuai dengan proses kerja motor. Seperti dijelaskan pada prinsip kerja motor 4 tak, waktu pembukaan dan penutupan katup adalah sebagai berikut:

Tabel 4.   Posisi katup hisap dan katup buang tiap langkah piston

Langkah	Gerakan Piston	Katup Hisap	Katup Buang
Hisap	TMA ke TMB	Terbuka	Tertutup
Kompresi	TMB ke TMA	Tertutup	Tertutup
Usaha	TMA ke TMB	Tertutup	Tertutup
Buang	TMB ke TMA	Tertutup	Terbuka

Dari tabel tersebut katup hisap terbuka saat TMA langkah hisap dan tertutup  di TMB, namun dalam perencanaan sesungguhnya katup hisap terbuka beberapa derajat sebelum TMA dan tertutup beberapa derajat setelah TMB. Pembukaan katup lebih awal dari TMA disebut pembukaan awal, sedangkan penutupan yang lebih lambat dari seharusnya yaitu di TMB disebut penutupan susulan.

Tujuan pembukaan awal dan penutupan susulan adalah untuk meningkatkan efisiensi volumetrik atau jumlah campuran yang masuk  ke dalam silinder dengan memanfaatkan inersia aliran campuran bahan bakar.

Saat langkah buang katup buang terbuka jauh sebelum TMB dan tertutup setelah TMA, tujuan pembukaan awal dan penutupan susulan pada katup buang adalah agar gas buang di dalam silinder benar-benar bersih, sehingga pada langkah berikutnya silinder dapat terisi dengan gas baru yang tidak terkontaminasi dengan gas bekar yang tidak terbuang. Adanya pembukaan awal katup masuk dan penutupan susulan katup buang menyebabkan kedua katup terbuka bersama, kondisi ini disebut overlapping.  Tujuanoverlapping adalah untuk pembilasan yaitu memasukkan gas baru untuk mendorong gas bekas keluar, adanya pembilasan diharapkan agar ruang bakar benar-benar bersih.

Besar overlapping harus memperhatikan inersia aliran gas buang, besar inersia aliran gas buang ditentukan oleh kecepatan, bentuk aliran dan massa gas buang yang keluar. Kecepatan aliran ditentukan oleh putaran mesin dan luasan saluran keluar. Bentuk aliran tergantung disain ruang bakar, desain saluran buang dan disain kenalpot.  Massa gas buang tergantung jumlah bahan bakar yang terbakar.

Kapan katup masuk mulai terbuka dan tertutup, serta kapan katup buang mulai terbuka dan tertutup dapat digambarkan dalam diagram pembukaan katup (Valve timing diagrams). Sedangkan lama katup masuk terbuka, maupun lama katup buang terbuka disebut durasi katup (valve duration).

Contoh:

Data sepeda motor Honda Tiger tercatat, katup masuk terbuka 10º sebelum TMA dan tertutup 40º setelah TMB.  Katup buang terbuka 35º sebelum TMB dan tertutup 10 setelah TMA.  Dari data tersebut dapat dibuat diagram timing valve sebagai berikut:

Dari diagram di atas dapat diketahui lama katup terbuka (durasi katup), yaitu:

Katup masuk =  10º+ 180º+ 40º = 230º

Katup buang =  10º+ 180º+ 35º = 225º

Overlapping     =  10º+ 10º  = 20º

 Gb. 3.1  Diagram timing valve

Timing valve setiap sepeda motor tidak sama, tergantung karakteristik dan penggunaan sepeda motor. Contoh beberapa timing valve sepeda motor dapat dilihat pada table berikut

Tabel 5. Timing velve

Merk/ tipe sepeda motor	Katup	Buka	Tutup	Durasi	Overlap
Kawasaki Kaze 1995	In	15 º	55 º	250 º	45 º
	Ex	50 º	30 º	260 º
Kawasaki Kaze 1999	In	20 º	60 º	260 º	45 º
	Ex	55 º	25 º	260 º
Honda Supra	In	2 º	25 º	207 º	2 º
	Ex	33 º	0 º	213 º
Honda Karisma	In	2 º	25 º	207 º	2 º
	Ex	34 º	0 º	214 º
Honda Tiger	In	10 º	40 º	230 º	20 º
	Ex	35 º	10 º	225 º
Honda GL Max	In	10 º	40 º	230 º	20 º
	Ex	40 º	10 º	230 º
Honda GL Pro	In	10 º	40 º	230 º	20 º
	Ex	40 º	10 º	230 º

B Prinsip Kerja Motor 2 Tak

1 kompetensi

a .Mengetahui   tentang teori dan struktur kerja motor bakar

b. mengetahui dan mengenal klasifikasi atau kategori motor bakar 2 tak

2 prinsip kerja motor 2 tak

Proses usaha motor 2 tak berlangsung dengan 2 langkah dan 1kali berputar poros engkol umumnya motor 2 tak tidak ter dapat katup masuk dan katup buang pada kepala silindernya pemasukan bahan bakar ( campuran premium+ oli) dan pengeluaran gas bekas di lakukan dengan jalan melalui lu bang lubang atu pintu pintu pada dinding silinder

Tahapan prinsip kerja motor bensin 2 tak  dapat di lihat sebagai berikut :

1 langkah kompresi, kedaan diatas torak , saat torak mulai bergerak dari TMB ke TMA , selama bagian pertama di gerakkan , pintu pengeluar dan bilas masih terbuka ,  pengeluaran dan pembilasan  berjalan terus. Keadaan ini berakhir jika torak menutup pintu bilas karena pintu pengeluar sebagian masih terbuka maka sebagian dari bahan bakar itu dapat  terbuka jadi boros. Jika torak juga menutup pintu pengeluar , maka maka mulailah campuran di kompresi kurang lebih 15 derajat sebelum tma terjadi loncatan bunga api pada busi (injeksi solar pada motor diesel ) sampai torak mencapai TMA

Keadaan di bawah torak baru saja torak menutup pintu bilas dan pengeluar(torak dari TMB ke TMA ) membuka pintu masuk, maka terjadi isi di bawah engkol , karena tekanan dalam bak engkol lebih rendah dari pada udara luar, oleh karena perbedaan tekanan ini  maka campuran mengalir dari karburator masuk ke dalam bak engkol. Dengan pergerakan lebih tinggi dari torak, isi bak engkol menjadi bertambah besar, terjadilah vacuum atau hampa udara mengakibat kan campuran masuk campuran masuk ( isi ) dalam bak engkol

2 langkah usaha, keadaan diatas torak, saat torak bergerak dari TMA ke TMB karena telah terjadi pembakaran. Dan tekanan gas  (tenaga thermos)menekan torak ke tmb , baru saja bagian atas torak mencapai pintu pengeluar, langkah usaha berakhir.

Sekarang gas bekas yang mempunyai  tekanan yang sedikitlebih tinggi dari pada udara luar. Akan mengembang keluar . selanjutnya pintu bilas akan terbuka dan bahan bakar akan mengalir dari bak engkol ke dalam silinder kemudian mendesak gas bekas keluar (membilas)

Keadaan dari bawah torak , isi dari ruang bak engkol menjadi lebih kecil (tekanan naik ) sebab torak yang sedang ke tmb(turun)dan bahan bakar yang ada sedikit dipadatkan sampai tekanan yang lebih tinggi sedikit dari pada tekanan atmosfer , jika puncak torak membuka pintu bilas bahan bakar baru akan mengalir dari dalam dari dalam ruang bak engkol melalui saluran bilas ke dalam silinder( diatas torak)

3. Beberapa Kerugian Dan Kelebihan Dari Motor Bensin 2 Tak

   1 sebagian dari campuran itu keluar dari silinder bersama gas bekas

   2 silinder itu tak dapat di isi sampai begitu jenuh , karena pintu bilas lebih lekas tertutup dari pada pintu pengeluar

   3 gas bekas tidak keluar 1 kali

kerugian kerugian  diatas mempertinggi pemakaian bahan bakar (premium boros ) oleh karena itu motor 2 tak lebih banyak di pakai untuk tenaga kecil utamanya sepeda motor dan motor serba guna . kebaikannya adalah konstruksinya sederhana, namun demikaian ada beberapa perbedaan yang menonjol yang dimiliki motor 2 tak bila di ban dingkan motor 4 tak adalah :

1 pintu pintu pemasuk dan pengeluar pada silinder

2 pada setiap proses terdapat 1 langkah usaha dan 1 langkah yang tidak ada usaha

3 hanya sebagian kecil dari langkah dapat di pakai untuk  pengeluaran pembilasan dan pengisian

4.Efisiensi mesin dua tak lebih rendah dibandingkan mesin empat tak.

Mesin dua tak memerlukan oli yang dicampur dengan bahan bakar (oli samping/two stroke oil) untuk pelumasan silinder mesin.

5.Kedua hal di atas mengakibatkan biaya operasional mesin dua tak lebih tinggi dibandingkan mesin empat tak.

6.Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak, polusi terjadi dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang terlolos masuk langsung ke lubang pembuangan.

7.Pelumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah.

Kelebihan mesin dua tak

1.     Dibandingkan mesin empat tak, kelebihan mesin dua tak adalah :

2.     Mesin dua tak lebih bertenaga dibandingkan mesin empat tak.

3.     Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak.

4.     Kombinasi kedua kelebihan di atas menjadikan rasio berat terhadap tenaga (power to weight ratio) mesin dua lebih baik dibandingkan mesin empat tak.

5.     Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana.

Secara ringkas prinsip kerja motor 2 tak adalah :

1 langkah kompresi , keadaan di atas torak , saat torak bergerak dari tmb ke tma sesudah menutup pintu bilas dan pengeluaran/ pembuangan , maka terjadi kompresi sebelum torak mencapai tma terjadi loncatan bunga api untuk mencapai  memulai pembakaran . keadaan di bawah torak ter jadi vacuum atau hampa udara dalam bak engkol  , ketika bagian bawah dari torak membuka pintu masuk bahan bakar masuk ke bak engkol

2 langkah usaha keadaan diatas torak, akibat tenaga thermis hasil pembakaran torak bergerak dari tma ke tmb . sebelum torak mencapai tmb lubang pengeluaran atau pembuangan terbuka maka usaha berakhir , keadaan di bawah torak , pintu pengeluar , pembilasan dan pemasukan di tutup oleh torak , isi dari ruang bak engkol menjadi lebih kecil oleh torak yang sedang turun dan bahan bakar yang ada , di padatkan sedikit, jika puncak torak membuka pintu bilas bahan bakar baru akan mengalir masuk ke silinder di puncak torak untuk pembakaran selanjutnya dan membilas

4. Diagram pembukaan pintu pintu motor bensin 2 takOrang mengetahui bahwasanya engine diesel itu proses kerjanya menggunakan proses 4 langkah.Tetapi dalam kenyataannya mesin diesel juga ada yang proses kerjanya menggunakan sistem 2 langkah.Pada mesin diesel 2 langkah ini bisanya dipergunakan blower yang khusus menyediakan udara bilas.Blower itu terdiri dari pasangan sayap yang saling bersinggungan rapat sesamanya dan dapat berputar dalam rumahnya.Salah satu dari sayap digerakkan oleh motor itu sendiri atau sumber dari luar.Udara yang terdapat diantara sayap – sayap dibawa dan dipindahkan ke ruang penerima (Kotak Udara ) yang terdapat pada pinggang silinder.Blower itu berputar pada putaran beberapa kali lebih tinggi daripada putaran motor.Udara bilas itu berkumpul pada kotak udara yang terdapat pada pinggang silinder dimana terdapat saluran – saluran bilas.
Pemasukan udara bilas dilakukan melaui deretan lubang masuk yang terdapat pada sebagian besar dari pinggang silinder.Lubang – lubang tersebut dibuka dan ditutup oleh torak.Pada tutup silinder terdapat dua katup buang.Gas buang dikeluarkan melalui kedua katup tersebut dan muatan bilas masuk melalui lubang masuk yang ada pada pinggang silinder tadi. Katup itu terbuka pada saat yang sama dengan yang terjadi pada motor dua langkah dengan pembilasan engkol.


    

Prinsip kerja motor ini hampir sama dengan motor 2 langkah yang telah kita uraikan tadi.Tetapi katup buang mulai dibuka beberapa saat sebelum lubang masuk dibuka.Yaitu sebelum torak mencapai TMB. Saluran buang itu tetap terbuka selama lubang masuk terbuka.Penutupan katup buang terjadi setelah lubang masuk tertutup beberapa derajat engkol.Jadi pembuangan masih berlangsung beberapa saat setelah lubang masuk tertutup.Pembilasan dengan cara ini memberikan hasil yang lebih baik dari pada cara sebelumnya.

Dari uraian motor dua langkah dengan pembilasan ruang engkol maupun dengan pembilasan blower,kita dapat menyimpulkan bahwa motor dua langkah mempunyai ciri – ciri sebagai berikut:


1.Untuk setiap dua kali langkah torak ada satu kali langkah usaha.
2.Pada dinding silinder terdapat lubang –lubang.
3.Pembilasan terjadi pada waktu torak berada disekitar TMB.

Kedudukan engkol pada sat lubang masuk dan lubang buang terbuka dan tertutup ditunjukkan pada gambar di bawah ini.Katup buang terbuka terlebih dahulu dari lubang buang,tetapi tertutup lebih terlambat.
Untuk motor dengan pembilasan ruang engkol,lubang isap terbuka beberapa saat sebelum torak

mencapai TMA.kemudian tertutup beberapa saat setelah torak turun ke TMB.

DAFTAR PUSTAKA

BLOGGER ,2011 “Prinsip Kerja Motor Bakar”

http://postnusantara.blogspot.com, diakses 25 September 2014       

HASIM  ,  2011 “ Pinsip Kerja Motor Bakar”

                Makassar:Sulsel Indonesia