MOTOR BENSIN


MOTOR BENSIN

MOTOR BENSIN
Motor bensin menghasilkan tenaga pembakaran bahan bakar dan udara(oksigen) yang ada dalam
cylinder, pembakaran ini akan menimbulkan panas dansekaligus akan mempengaruhi gas yang ada dalam cylinder untuk mengembang.

Motor bensin termasuk dalam motor bakar dengan klasifikasi sebagai berikut :
1. Jenis Pembakaran : Internal Combustion Engine ( ICE)
2. Operasi Siklus : Siklus Otto
3. Bahan Bakar : Bensin
4. Tipe Pengapian : Penyalaan batrei dan penyalaan magnet
5.  Sistem Pengapian : Busi
6. Pemasukan Bahan Bakar : KarburatorMotor bensin yang dihasilkan sekarang merupakan perkembangan danperbaikan mesin yang sejak semula dikenal sebagai motor Otto yang ciri khasnyadilengkapi busi dan karburator. Busi menghasilakan loncatan api listrik yangmenyalakan campuran bahan-bakar dengan udara segar. Siklus ideal ottoditunjukan oleh gambar dibawah ini:

Konversi energi yang terjadi pada motor bakar torakberdasarkan padasiklus termodinamika. Proses sebenarnya amatkomplek, sehingga analisadilakukan pada kondisi ideal dengan fluidakerja udara.Idealisasi proses sebagaiberikut:

1. Fluida kerja dari awal proses hingga akhir proses

2. Panas jenis dianggap konstan meskipun terjadi perubahantemperaturpada udara

3. Proses kompresi dan ekspansi berlangsung secara adiabatik, tidakterjadiperpindahan panas antara gas dan dinding silinder.

4. Sifat-sifat kimia fluida kerja tidak berubah selama siklusberlangsung.

5. Motor dua langkah mempunyai siklus termodinamika yang samadenganmotor empat langkah.

Siklus ideal dan siklus aktual yang terjadi pada motor bakar torak ditunjukkan oleh gambar dibawah ini
Gambar 2.1
Diagram P–V siklus ideal dan siklus aktual motor otto(Cengel& Boles.
Thermodynamics An Engineering Approach,
1994: 375)


 2.1.2 Siklus Otto (Siklus Volume Konstan)
Pada siklus Otto atau siklus volume konstan proses pembakaranterjadipada volume konstan.

Sedangkan siklus Otto tersebut ada yangberlangsungdengan empat langkah atau dua langkah. Untuk motorempat langkah sikluskerjaterjadi dengan empat langkah piston atau dua poros engkol.

Adapun langkah dalam siklus Otto yaitu gerakan piston dari titk puncak ( TMA = TitikMati Atas ) ke posisi bawah ( TMB = Titik Mati Bawah ) dalam silinder.Siklusideal otto ditunjukan oleh gambar dibawah ini

Keterangan gambar :
1 – 2 Proses kompresi secara isentropik 2 – 3 Proses penambahan kalor padavolume konstanQ
in = m.C p .(T 3 - T 2 )3 – 4 Proses kerja isentropicQ out = m.C v .(T 4 - T 1 )4 – 1 Proses pelepasan kalor pada volume konstan

Gambar 2.2
Siklus ideal Otto(Cengel & Boles. 1994: 382)
2.2 Siklus Kerja
Prinsip kerja motor bensin merupakan suatu siklus, yaitu rangkaianperistiwa yang selalu berulang kembali mengikuti jejak yang sama dan kembali kesemula dan membentuk rangkaian tertutup. Prinsip kerja motor bensin terdiri dari:1.

Motor bensin dengan prinsip kerja empat langkah (4 Tak)2.

Motor bensin dengan prinsip kerja dua langkah (2 Tak)


 2.2.1 Motor Empat Langkah (4 Tak)
Motor empat langkah mempunyai empat gerakan piston (Gambar2.3)yaitu:1.

Langkah hisap ( suction stroke ).
Dimana torak bergerak dari TMA (titk mati atas) menuju TMB(titik mati bawah).dalam langkah ini campuranudara dan bahanbakar dihisap ke dalam silinder. Katup hisap terbukasedangkan katup buang tertutup.Waktu torak bergerak kebawah,menyebabkan ruang silinder menjadi vakum, masuknya campuran bahanbakar disebabkan adanya tekanan udara luar ( atmospheric pressure ) yangdisebut langkah isap.2.

Langkah kompresi ( compression stroke ). 
Setelah mencapai TMB torak bergerak kembali ke TMA sementara katup hisap dan katup buangtertutup. Campuran bahan bakar dan udara yang terhisap akan terkurung didalam silinder dan dimanpatkan atau dikompresi oleh torak yang bergerak ke TMA. Akibat tekanan yang tinggi maka temperatur menjadi naik makacampuran bahan bakar akan mudah terbakar disebut dengan langakahkompresi.3.

Langkah ekspansi ( expansion stroke ). 
Pada saat torak bergerak ke TMAkatup isap dan buangmasih tertutup. Beberapa derajat sebelum TMAbusimemercikkan bunga api, campuran bahan bakar dan udarayangmempunyai suhu tinggi ± 2000°C akan terbakar, terjadilahprosespembakaran sehingga tekanan dan temperatur naik. Danakhirnya torak bergerak menuju TMB dengan tekanan gas yangterbakar.

Langkah buang ( exhaust stroke ).
Gas hasil pembakaran harus dibuanguntuk melakukansiklus lagi. Maka saat torak telah melakanakan langkahkerjatorak bergerak kembali ke TMA, katup buang terbuka dan katupisaptertutup mendesak gas pembakaran keluar dari dalamsilinder melaluisaluran gas buang.Siklus kerja motor bensin empat langkah (4 Tak) ditunjukan oleh Gambar2.3 dibawah ini.
Gambar 2.3
Siklus kerja motor empat langkah/ 4 Tak

2.2.2 Motor Dua Langkah (2 Tak)
Prinsip kerja motor dua langkah secara umum sama dengan motor empatlangkah, perbedaannya terdapat pada jumla gerakan piston, pada motor dualangkah untuk menghasilkan satu langkah kerja dibutuhkan dua geakan pistonatau stu putaran poros engkol, adapun prinsip kerjanya sebagai berikut :1.

Torak Bergerak dari TMA menuju TMB
Kerjadian diatas piston : Tekanan hasil pembakaran saat kompresimendorong piston dari TMA (titk mati atas) Menuju TMB (titik mati bawah).

11Lubang buang terbuka sehingga gas sisa pembakaran keluar (Proses Buang).Lubang bilas Terbuka sehingga campuran bahan bakar dari ruang bilas akanmasuk kedalam silinder mendorong gas buang (Langkah Bilas)
Kerjadian dibawah piston
:Gerakan piston dari TMA (titk mati atas)Menuju TMB (titik mati bawah) menyebabkan saluran masuk tertutup piston,sehingga di dalam bak motor terjadi kompresi2.

Torak Bergerak dari TMB menuju TMA
Kerjadian diatas piston
:Saluran bilas dan saluran buang tertutuppiston, campuran bahan bakar dengan udara dalam silinder akan dikompresi(Langkah kompresi).Selanjutnya beberapa drajat sebelum mencapai TMA busimemercikan api ke dalam campuran bahan bakar dengan udara.

Kerjadian dibawah piston: Gerakan piston dari TMB (titik matibawah) Menuju TMA (titk mati atas) menyebabkan tekanan dalam karterturun sehingga campuran bahan bakar dengan udara masuk kedalam karter(Langkah Hisap)
Gambar 2.4
Siklus kerja motor bensin dua langkah (2 Tak)(Aryadi, dan Karnowo, 2008 : 7)

2.2.3 Proses Pembakaran
Pembakaran didefinisikan sebagai kombinasi secara kimiawi yangberlangsung secara cepat antara oksigen dengan unsur yang mudah terbakar padasuhu dantekanan tertentu. Pembakaran terjadi karena ada tigakomponen yangbereaksi, yaitu bahan bakar, oksigen dan panas.

Jika salahsatu komponen tersebuttidak ada maka tidak akan timbul reaksipembakaran.Pembakaran yang baik akanmemperoleh pembebasan dari semua panas yang dikandung bahan bakar,sementara jumlah panas yang hilangkarena tidak sempurnanya pembakaran danadanya panas yang diserap udara pembakaran.

Bila bahan bakar terbakar makaterjadi reaksi dengan oksigen membentuk karbon dioksida (CO 2 ) dan air (H 2 O)reaksi pembakaran secara umum dinyatakan dinyatakan sebagai berikut(Heywood, Internal Combustion Engine Fundamentals, 1988: 69)( ) 22222 4773,32773,34 N baO H baCO N Oba H C ba Dalam proses pembakaran bahan bakar premium yang merupakan C 8 H 18 (C n H 2n+2 ) terjadi reaksi kimia seperti berikut :

( ) 22222188 4188773,3 2188773,3 4188 N O H CO N O H C
    +++→+     ++
( ) 22222188 1235,4798773,35,12 N O H CO N O H C++→++

Dengan perbandingan antara berat bahan bakar ( m fuel ) dan berat udara( m air ) teoritis yang terjadi pada proses pembakaran diatas adalah sebagai berikut(Heywood, 1988: 53):
fuelair the mm AFR = dan air fuelthe mmFAR =

Dalam kondisi normal untuk mesin bensin nilai 1812 −= the AFR dan 083,0056,0 −= the FAR
.Bilangan oktan adalah bilangan yang menyatakan berapapersen volume iso-oktana dalam campuran yang terdiri dari iso-oktana danheptananormal yang mempunyai kecenderungan berdetonasi sama dengan bahanbakar tersebut.Dalam reaksi premium (C 8 H 18 ) dianggap terdiri atas oktan murnidan berbentuk gas dengan komposisi 84,1 % C dan 15,9 % H, dan berat molekul premium adalah 114,15.

Proses pembakaran yang terjadi pada reaksi kimia diataspembakaran sempurna. Pembakaran sempurna adalah suatu pembakaran yangmengubah senyawa C dan H menjadi CO 2 dan H 2 O.Namun pada prakteknyapembakaran dalam mesin tidak pernahterjadi dengan sempurna. Setelahpembakaran piston turun dan bekerjasangat cepat karena adanya tekanan yangtinggi, setelah piston mencapaibagian terbawah katup pengeluaran terbuka dangas didalam silindermendesak keluar ke saluran pembuangan.

Gas yang keluartersebutmengandung N 2 , CO 2 , NO 2 , HC yang tidak terbakar dan senyawa lainnya.Proses pembakaran yang sebenarnya tidak semua energi yang dikandung dalambahan bakar dapat dirubah menjadi energi panas, selanjutnya energi panas yangdapat dibangkitkan dari proses pembakaran juga tidakseluruhnya dapatdimanfaatkan, sejumlah energi hilang dalam bentuk :a.

Panas yang dibawa oleh gas Luangb.

Panas dari bahan bakar yang tak terbakarc.

Panas yang terpancar keluar ruang bakar

2.2.4 Proses Penyalaan
Campuran bahan bakar dan udara yang telah dimampatkan didalamsilinder oleh piston untuk memperoleh pembakaran dan daya dorong yangakhirnya akan menghasilkan daya output memerlukan penyalaan yang tepat.Sistem penyalaan bahan bakar tersebut dilakukan oleh suatu mekanisme yangtelah di sesuaikan dengan mampu nyala bahan bakar.

Pembakaran terjadi di ruangbakar oleh busi yang memercikkan bunga api selanjutnya api membakarcampuran bahan bakar marambat keseluruh ruang bakar dengan kecepatan tetap.Besarnya kecepatan ini biasanya antara 1,7 sampai 4,5 meter tiap detik dandisebut nyala api rata rata
(rate of flame propagation).

Tetapipada kenyataannyaada waktu yang diperlukan antara saat cetusan api dari busi dengan saat awalpenyebaran api, hal ini disebut keterlambatan pembakaran (ignition delay ).

Iklan Atas Artikel

Iklan Tengah Artikel 1

Iklan Tengah Artikel 2

Iklan Bawah Artikel