Makalah PENGGERAK MULA Oleh :Derry Esaputra Junaedi FAKULTAS TEKNIK UNNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

Transkripsi

1 Makalah PENGGERAK MULA Oleh :Derry Esaputra Junaedi FAKULTAS TEKNIK UNNIVERSITAS MUHAMMADIYAH JAKARTA

2

3

4 Pengertian Mesin Mesin adalah alat mekanik atau elektrik yang mengirim atau mengubah energi untuk melakukan atau membantu pelaksanaan tugas manusia. Biasanya membutuhkan sebuah masukan sebagai pelatuk, mengirim energi yang telah diubah menjadi sebuah keluaran, yang melakukan tugas yang telah disetel. Dalam pengertian lain, mesin adalah alat yang mengubah tenaga panas menjadi tenaga penggerak disebut mesin atau motor bakar (heat engine). Tenaga panas yang dihasilkan di luar mesin, disebut motor pembakar luar (external combustion engine) dan tenaga panas yang dihasilkan di dalam mesin, disebut motor pembakar dalam(internal combustion engine). Motor pembakaran dalam dibedakan berdasarkan pada proses kerjanya yaitu motor 4 tak dan motor 2 tak. Berdasarkan penyalaan bahan bakarnya dibedakan menjadi motor disel. Bagian-bagian mesin : Secara garis besar konstruksi mesin mobil atau sepeda motor memiliki tiga bagian utama: 1. Bagian kepala silinder (cylinder kead) yang dilengkapi dengan tutup kepala silinder. 2. Bagian blok silinder (cylinder block) merupakan bentuk dasar dari mesin. 3. Bagian bak engkol (crank case) tempat untuk pelumas dan rumah komponen. Kepala Silinder Kepala silinder terbuat dari besi tuang, cast iron atau almunium dengan maksud untuk mengurangi berat dan menambanh panas radiasi.kepala silinder (cylinder kead) terletak diatas blok mesin. Bagian bawah kepala silinder diberi bentuk

5 cekung untuk ruang bakar, satu lubang untuk busi dan dua lubang untuk mekanik katup atau klep. Blok silinder (cylinder block). Blok silinder (cylinder block) juga terbuat dari cast iron (besi tuang) atau almunium sama seperti kepala silinder, maksudnya untuk mengurangi berat dan menambah panas radiasi. Disini terdapat lubang silinder yang diberi lapisan khusus (cylinder liner) untuk mengurangi keausan silinder, karena gesekan naik turunnya torak atau piston. Bagian Engkol (crank case) Bak engkol terletak di bawah blok silinder dan berfungsi sebagai tempat atau rumah dari komponen-komponen yang lain seperti: Poros engkol Batang torak

6 Poleh karter (tempat oli pelumas) yang dilapisi gasket untuk mencegah kebocoran oli pelumas. Mesin Dua Tak Mesin dua tak adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran terjadi dua langkah piston, berbeda dengan putaran empat-tak yang mempunyai empat langkah piston dalam satu siklus pembakaran, meskipun keempat proses (intake, kompresi, tenaga, pembuangan) juga terjadi. Mesin dua tak juga telah digunakan dalam mesin diesel, terutama rancangan piston berlawanan, kendaraan kecepatan rendah seperti mesin kapal besar, dan mesin V8 untuk truk dan kendaraan berat lainnya. Prinsip kerja Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif :

7 TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft). TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft). Ruang bilas yaitu ruangan dibawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft), sering disebut dengan bak engkol (crankcase) berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata. Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar. Langkah kesatu Piston bergerak dari TMA ke TMB. 1. Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakin meningkat. 2. Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu. 3. Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. 4. Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan dalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar sekaligus mendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. 5. Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar.

8

9 Langkah kedua Piston bergerak dari TMB ke TMA. 1. Pada saat piston bergerak TMB ke TMA, maka akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi. (Lihat pula:sistem bahan bakar) 2. Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar. 3. Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA. 4. Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi menyala untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston sampai TMA dengan tujuan agar puncak tekanan dalam ruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala busi sampai gas terbakar dengan sempurna. Perbedaan desain dengan mesin empat tak Pada mesin dua tak, dalam satu kali putaran poros engkol (crankshaft) terjadi satu kali proses pembakaran sedangkan pada mesin empat tak, sekali proses pembakaran terjadi dalam dua kali putaran poros engkol. Pada mesin empat tak, memerlukan mekanisme katup (valve mechanism) dalam bekerja dengan fungsi membuka dan menutup lubang pemasukan dan lubang pembuangan, sedangkan pada mesin dua tak, piston dan ring piston berfungsi untuk menbuka dan menutup lubang pemasukan dan lubang pembuangan. Pada awalnya mesin dua tak tidak dilengkapi dengan katup, dalam perkembangannya katup satu arah (one way valve) dipasang antara ruang bilas dengan karburator dengan tujuan :

10 1. Agar gas yang sudah masuk dalam ruang bilas tidak kembali ke karburator. 2. Menjaga tekanan dalam ruang bilas saat piston mengkompresi ruang bilas. Lubang pemasukan dan lubang pembuangan pada mesin dua tak terdapat pada dinding silinder, sedangkan pada mesin empat tak terdapat pada kepala silinder (cylinder head). Ini adalah alasan paling utama mesin dua tak menggunakan oli samping. Kelebihan dan kekurangan Kelebihan mesin dua tak Dibandingkan mesin empat tak, kelebihan mesin dua tak adalah : 1. Mesin dua tak lebih bertenaga dibandingkan mesin empat tak. 2. Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak. o Kombinasi kedua kelebihan di atas menjadikan rasio berat terhadap tenaga (power to weight ratio) mesin dua lebih baik dibandingkan mesin empat tak. 3. Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana. Meskipun memiliki kelebihan tersebut di atas, jarang digunakan dalam aplikasi kendaraan terutama mobil karena memiliki kekurangan. Kekurangan mesin dua tak Kekurangan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak 1. Efisiensi mesin dua tak lebih rendah dibandingkan mesin empat tak. 2. Mesin dua tak memerlukan oli yang dicampur dengan bahan bakar (oli samping/two stroke oil) untuk pelumasan silinder mesin. o Kedua hal di atas mengakibatkan biaya operasional mesin dua tak lebih tinggi dibandingkan mesin empat tak.

11 3. 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. 4. Pelumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah. Aplikasi Mesin dua tak diaplikasikan untuk mesin bensin maupun mesin diesel. Mesin bensin dua tak digunakan 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 ukuran sedang sangat jarang digunakan. Karena emisi gas buang sulit untuk memenuhi standar UNECE Euro II, penggunaan mesin dua-tak untuk sepeda motor sudah semakin jarang.

12 Mesin Empat Tak Komponen mesin empat tak Bagian- bagian dan fungsi mesin 4 tak : A. Intake Valve, Rocker Arm, & Spring(Katup atau klep masuk/hisap, per dan pelatuk) Untuk mengatur buka tutup saluran hisap. Pelatuk berfungsi untuk menekan katup agar membuka.per berfungsi agar katup dapat kembali ke posisi awal. B.Valve Cover (Penutup klep) C. Intake Port (Saluran hisap) Berfungsi untuk memasukkan campuran udara dan bahan bakar. Waktunya diatur oleh klep masuk/hisap. D. Head (Blok silinder) E.Coolant (Pendingin silinder, bisa berupa cairan (radiator) atau kisi2). Proses didalam mesin terjadi pembakaran bahan baker dengan udara, sehingga suhu didalam mesin sangat panas, oleh karena itu diperlukan pendingin yang berfungsi untuk menurunkan suhu agar efisiensi mesin tidak menurun, tidak presisi, dan tidak merusak komponen mesin..

13 Engine Block (Blok mesin) F.Oli Pan (Wadah oli). Berfungsi untuk menampung oli. G. Oli Sump (Genangan oli). H. Camshaft (As/poros kam atau noken as) Berfungsi untuk mengatur timing klep masuk(a) dan klep buang (J), kapan mereka harus membuka atau menutup. Pada mesin ada dua macam camshaft, yaitu: SOHC (single overhead camshaft) hanya ada sebuah camshaft didalam mesin (dalam 1 silinder, rocker arm yang terpasang di camshaft ada dua, sebagai pelatuk klep masuk dan buang) DOHC (double overhead camshaft) yaitu ada dua batang camshaft di dalam mesin (masing2 camshaft hanya mengatur 1 klep saja, klep masuk atau buang (dalam 1 silinder, rocker arm nya tetap dua, tapi salah satu menempel di camshaft yang mengatur klep masuk, satu lagi menempel di camshaft yang mengatur klep buang). I. Exhaust Valve, Rocker Arm, & Spring(Katup atau klep buang/keluar, per dan pelatuk) Untuk mengatur buka tutupnya saluran buang (L). Pelatuk untuk menekan katup agar membuka dan pernya berfungsi untuk membuat katup kembali ke posisi awal. J. Spark Plug (Busi) Untuk memercikkan atau menghasilkan api agar campuran udara dan BBM dapat terbakar, meledak dan mendorong piston untuk melakukan langkah usaha. K. Exhaust Port (Saluran buang)

14 Saluran untuk mengeluarkan hasil pembakaran campuran udara dan bahan bakar. L.Piston Fungsinya untuk membuat gerakan naik turun sehingga membuat silinder vakum, M. Connecting Rod (Stang seher) Berguna untuk uat meneruskan gerakan linier dari piston (naik turun) agar bisa membuat gerakan memutar di crankshaft (P). N. Rod Bearing crankshaft. Titik pertemuan antara stang seher dengan crankpin bagian dari O. Crankshaft (Kruk as) Berfungsi untuk meneruskan gerakan dari piston, kruk as berbentuk panjang. Disepanjang kruk as terpasang crankpin (yang berhubungan dengan stang seher) dan ada juga flywheel atau roda gila, yang berfungsi mengisi daya ketika piston tidak melakukan langkah usaha. Mesin empat tak adalah mesin pembakaran dalam yang dalam satu siklus pembakaran terjadi empat langkah piston. Sekarang ini, mesin pembakaran dalam pada mobil, sepeda motor, truk, pesawat terbang, kapal, alat berat dan sebagainya, umumnya menggunakan siklus empat langkah. Empat langkah tersebut meliputi, langkah hisap (pemasukan), kompresi, tenaga dan langkah buang yang secara keseluruhan memerlukan dua putaran poros engkol (crankshaft) per satu siklus pada mesin bensin atau mesin diesel. Sejarah Mesin empat tak, pertama kali dipatenkan oleh Eugenio Barsanti dan Felice Matteucci pada tahun 1854, diikuti dengan prototip pertama

15 pada tahun Mesin tersebut juga dikonsepkan oleh teknisi Perancis, Alphonse Beau de Rochas pada tahun Namun teknisi Jerman, Nicolaus Otto yang pertama mengembangkan penggunaan mesin empat tak, oleh sebab itu prinsip emapt langkah pada mesin dikenal dengan siklus Otto dan mesin empat tak dengan busi disebut juga dengan mesin Otto. Siklus Otto terdiri dari kompresi menghasilkan panas, penambahan panas pada volume tetap, ekspansi volume akibat panas dan pembuangan panas pada volume tetap. Prinsip kerja Untuk memahami prinsip kerja, perlu dimengerti istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif : TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre), posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft). TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre), posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft). Langkah kesatu Piston bergerak dari TMA ke TMB, posisi katup masuk terbuka dan katup keluar tertutup, mengakibatkan udara (mesin diesel) atau gas (sebagian besar mesin bensin) terhisap masuk ke dalam ruang bakar. Proses udara atau gas sebelum masuk ke ruang bakar, dapat dilihat pada sistem pemasukan. Langkah kedua Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk dan keluar tertutup, mengakibatkan udara atau gas dalam ruang bakar terkompresi. Beberapa saat sebelum piston sampai pada posisi TMA, waktu penyalaan

16 (timing ignition) terjadi, pada mesin bensin berupa nyala busi sedangkan pada mesin diesel berupa semprotan (suntikan) bahan bakar. Langkah ketiga Gas yang terbakar dalam ruang bakar akan meningkatkan tekanan dalam ruang bakar, mengakibatkan piston terdorong dari TMA ke TMB. Langkah ini adalah proses langkah yang menghasilkan tenaga. Langkah keempat Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk tertutup dan katup keluar terbuka, mengakibatkan gas hasil pembakaran terdorong keluar menuju saluran pembuangan. Proses selanjutnya di saluran pembuangan dapat dilihat pada sistem pembuangan. Desain Rasio kompresi Rasio kompresi adalah perbandingan antara volume langkah piston dibandingkan dengan volume ruang bakar saat piston pada posisi TMA. SOHC vs DOHC Single over head camshaft, mesin dengan noken as tunggal di atas silinder. Double over head camshaft, mesin dengan noken as ganda di atas silinder. lepo

17 Long vs Short stroke Mesin disebut berkarakter long stroke apabila langkah piston lebih panjang dari diameter piston. Mesin disebut berkarakter short stroke apabila langkah piston lebih pendek dari diameter piston. Keunggulan Mesin 4 Tak Beberapa keunggulan mesin 4 langkah dibandingkan mesin 2 langkah antara lain : 1. Konsumsi bahan bakar lebih irit. 2. Asap pembuangan lebih ramah lingkungan. 3. Walaupun lebih banyak bagian yang bergerak, mesin 4 langkah tetap dikategorikan cukup bertenaga. 4. Dengan konfigurasi multi-silinder, mesin 4 langkah lebih mudah dibuat dan menjadikannya sangat berguna dalam aplikasi tenaga besar seperti mobil atau kendaraan besar lainnya. Kerugian Mesin 4 Tak 1. Komponen dan mekanisme gerak katup lebih kompleks, sehingga perawatan lebih sulit. 2. Suara mekanis lebih gaduh. 3. Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu dan sebagai peredam getaran.

18 Perbedaan Mesin 2 tak dan 4 tak Pada mesin 2 tak, dua kali langkah piston terjadi satu kali proses pembakaran. Sedangkan di 4 tak, 4 kali langkah piston terjadi satu kali proses pembakaran. Dengan kapasitas mesin yang sama tenaga mesin 2 tak lebih besar. Tetapi juga lebih boros karena pembakaran yang terjadi tidak sesempurna di 4 tak. Pada mesin 4 tak terdapat klep masuk dan klep keluar. Juga terdapat rantai timing untuk mengatur derajat pengapian. Pada mesin 4 tak, oli ikut melumasi mesin sehingga oli menjadi hitam dan jangka waktu ganti oli mesinnya lebih cepat. Pada mesin 2 tak, oli mesin hanya melumasi transmisi sehingga tidak menjadi hitam dan jangka waktu ganti olinya lebih lama. Maka di mesin 2 tak terdapat oli samping untuk melumasi mesin. Dengan adanya oli samping pada mesin 2 tak, maka pembuangan (knalpot) mengeluarkan asap dan tidak ramah lingkungan. Sedangkan mesin 4 tak tanpa oli samping dan pembuangan tidak mengeluarkan asap, menjadikannya lebih ramah lingkungan.

19