BAB I MOTOR PEMBAKARAN I. Pendahuluan Motor pembakaran dan mesin uap, adalah termasuk dalam golongan pesawat pesawat panas, yang bertujuan untuk mengubah usaha panas menjadi usaha mekanis. Pada perubahan ini akan selalu timbul kerugian kerugian yang berarti panas dari hasil pembakaran bahan bakar, tidak seluruhnya diubah menjadi usaha mekanis. Besarnya kerugian ini akan menentukan Rendemen atau daya guna dari pesawat. Makin besar kerugiannya, makin kecil Rendemen tersebut. Yang dimaksud dengan rendemen dari pesawat panas ialah perbandingan antara benyaknya panas yang diubah menjadi usaha mekanis dengan banyaknya panas yang diberikan kepada pesawat tersebut. Yang dimaksud dengan motor perubahan (motor bakar ), ialah sebuah pesawat yang energi untuk kerja mekaniknya diperoleh dengan pembakaran bahan bakar dalam pesawat itu sendiri. Karenanya motor bakar disebut pesawat kalori dengan pembakaran dalam ( internal combustion enginer ). Sedang mesin uap ialah sebuah pesawat dimana usaha panas didapatkan dari pembakaran bahan bakar diluar mesinnya sendiri atau dalam pesawat lain (ketel uap ). Karenanya mesin uap disebut pesawat kalori dengan pembakaran luar ( external combustion enginer ). Dengan demikian kerugian panas pada musim uap lebih besar dari pada kerugian panas pada motor bakar. Karenanya rendemen pada motor bakar dapat mencapai 25 40 %, sedangkan rendemen pada mesin uap kira kira separuhnya saja, dan pemakaian bahan bakar pada motor bakar jauh lebih hemat dibandingkan dengan mesin uap pada daya yang lama. 1
II. Keuntungan motor terhadap mesin uap a. Pemakaian bahan bakar lebih hemat dari pada mesin uap untuk tiap tenaga kuda ( TK ). b. Instalasi lebih sederhana, karenanya ruang mesin lebih kecil c. Lebih cepat disiapkan untuk dijalankan d. Tenaga pelayanan lebih sedikit, baik untuk menjalankan atau memeliharanya III. Kerugian kerugiannya a. Harga motor lebih mahal b. Kemungkinan gangguan kerusakan lebih besar c. Lebih banyak membutuhkan pemeliharaan dan pembetulan IV. Schema dari pesawat tenaga ( lihat gambar ) Gambar 1 2
V. Pembagian Motor a. Berdasarkan pembakaran bahan bakar dibedakan : 1) Motor pembakaran secara letupan ( explasi ) = volume sama 2) Motor pembakaran tekanan sama 3) Motor pembakaran kombinasi antara 1) dan 2) 1) Motor pembakaran secara letupan ( explasi ) Yang dimaksud dengan motor letupan ( explasi ) ialah motor, dimana campuran bahan bakar dan udara berupa gas yang mudah menyala ditukar bersama sama sampai mempunyai suhu dan tekanan tertentu, dan akibat adanya bunga api listrik ( vonk ) akan terjadi pembakaran yang diikuti dengan kenaikan tekanan yang mendadak pada volume tetap, kemudian terjadi explasi yang mampu mendorong torak. Contohnya : Motor bensin ( lihat pada gambar 2 ) Gambar 2 Pada gambar mendatar disebut sumber volume ( ) dan pada sumbu tegak disebut sumbu tekanan ( P ). P 1 P 2 P 3 P 4 = tekanan awal kompresi = tekanan akhir kompresi = tekanan awal pembakaran = tekanan akhir pembakaran = tekanan awal pembakaran = tekanan akhir expansi = tekanan awal expansi 1 2 = proses kompesi 2 3 = pembakaran pada volume tetap 3 4 = proses expansi 4 1 = proses pembuangan 3
2) Motor pembakaran tekanan sama Pada motor pembakaran tekanan sama, dimana torak menekan sejumlah udara sampai tekanan dan suhu tertentu dan kira kira sedikit sebelum torak mencapai TMA ( titik mati atas ), bahan bakar disemprotkan berupa kabut kedalam silinder. Suhu yang tinggi dari udara yang ditekan tadi cukup tinggi untuk memulai suatu pembakaran. Penyemprotan bahan bakar berlangsung 10 % langkah, sehingga pembakaran terjadi pada tekanan tetap ( tekanan sama ). Contoh : motor diesel dengan penyabut udara ( lihat prosesnya pd Gbr. 3 ) 1 2 = proses kompresi 2 3 = proses pembakaran pada tekanan tetap ( P 2 = P 3 ) 3 4 = proses expansi 4 1 = proses pembuangan Gambar 3 4
3) Motor pembakaran kombinasi antara 1) dan 2) Motor pembakaran kombinasi ialah bila pembakaran bahan bakar terjadi pada volume tetap dan tekanan tetap ( kombinasi antara motor explasi dengan motor tekanan sama ). Contoh : motor diesel dengan penyabut tekan ( lihat prosesnya pd Gbr. 4 ) 1 2 = proses kompresi 2 3 = proses pembakaran pada volume tetap ( 2 = V 3 ) 3 4 = proses pembakaran pada tekanan tetap ( P 2 = P 4 ) 4 5 = proses expansi 5 1 = proses pembuangan Gambar 4 b. Berdasarkan tekanan kompresinya, maka motor dibedakan : Motor pembakaran secara letupan ( explasi ) = volume sama 1) Motor tekanan rendah ( MTR ) 2) Motor tekanan menengah ( MTM ) 3) Motor tekanan tinggi ( MTR ) 5
1) Motor tekanan rendah ( MTR ) Motor tekanan rendah ialah motor bilamana tekanan akhir kompresinya rendah ( 5 7 kg / cm 2 ). Contohnya : Motor memakai bahan bakar encer seperti motor bensin. Pada motor ini campuran udara dan bensin dinyalakan dengan bunga api listrik ( vonk ). 2) Motor tekanan menengah ( MTM ) Motor tekanan menengah ialah motor bilamana tekanan akhir kompresinya sedang ( 14 25 kg / cm 2 ). Motor ini memakai bahan bakar yang lebih kuat, untuk menyalakan bahan bakarnya perlu bantuan alat penyala yang mempunyai suhu tinggi. Karena langsung bersinggungan dengan panas ini, campuran bahan bakar dan udara tadi mudah terbakar. Contohnya : Motor kepala pijar. 3) Motor Tekanan Tinggi ( MTT ) Motor tekanan tinggi ialah motor bila mana tekanan akhir kompresinya tinggi ( 30 40 kg / cm 2 ). Motor ini bekerja dengan prinsip Diesel dan dipakai dikapal sebagai motor induk atau motor bantu untuk menggerakkan generator, kompressor udara dll. c. Berdasarkan jumlah langkah torak tiap langkah usaha, motor dibedakan : 1) Motor 2 takt 2) Motor 4 takt 1) Motor 4 takt ialah motor dimana seluruh proses kerja dilakukan dalam 4 langkah torak atau 2 putaran poros engkol untuk menghasilkan 1 tenaga Contonya : motor 4 takt bensin, motor 4 takt diesel. 6
2) Motor 2 takt Motor 2 takt ialah motor dimana seluruh proses kerja dilakukan dalam 2 langkah torak atau 1 putaran poros engkol untuk menghasilkan 1 tenaga. Contohnya : Motor bensin 2 takt dan motor diesel 2 takt. d. Berdasarkan jumlah isi torak yang melakukan usaha, motor yang dibedakan : 1) Motor kerja tunggal 2) Motor kerja ganda 1) Motor kerja tunggal Motor kerja tunggal ialah motor dimana pembakaran bahan bakar hanya terjadi pada satu sisi torak. Motor ini bekerja bisa dengan proses 4 takt atau 2 takt. Contoh : Kebanyakan motor bensin atau motor diesel bekerja tunggal. 2) Motor kerja ganda Motor kerja ganda ialah motor dimana pembakaran bahan bakar terjadi pada kedua sisi dari torak. Motor ini bekerja dengan proses 4 takt dan 2 takt dan akan menghasilkan 2 tenaga, yaitu : tenaga motor saat torak di TMA dan tenaga motor saat di THB. Tenaga total menjadi tenaga di TMA + tenaga di TMB. e. Berdasarkan posisi ( kedudukan ) torak, motor dapat dibedakan : 1) Motor tegak lurus ( in line type engine ) 2) Motor yang membentuk sudut antara torak ( - type ) 3) Motor mendatar 1) Motor tegak lurus ( in line type ) Pada motor ini semua torak bergerak dan tegak lurus terhadap fundasi mesin. Motor torak sejajar dan membentuk sudut nol derajat. 7
Untuk mendapatkan tenaga mesin yang besar dengan jumlah putara, diameter dan langkah torak yang tetap, jumlah sekunder cukup menentukan, artinya bila jumlah sekunder bertambah, maka tenaga motor juga akan bertambah besar. Dengan menambah jumlah sekunder ini, jelas ruang mesin menjadi lebih besar. 2) Motor yang membentuk sudut antara torak ( - type ) Pada motor ini antara sesama torak membentuk sudut ( misalnya 30 0, 60 0 atau 45 0 ). Karena terbentuk sudut, maka motor ini disebut - type engine. Untuk mendapatkan tenaga mesin yang besar dengan jumlah putaran, diameter dan langkah torak yang tetap, kita tidak usah membuat ruang mesin yang besar, karena jumlah sekunder bertambah dengan ruang mesin yang relatif kecil, sudah dapat menghasilkan tenaga yang besar. 3) Motor mendatar Motor mendatar ialah motor yang mempunyai posisi mendatar ( kebalikan dari motor tegak ) VI. Sejarah singkat motor pembakaran Walaupum bertahun tahun sebelumnya berbagai negara telah berusaha membuat motor bakar, namun baru pada tahun 1860 seorang perancis berhasil membuat motor bakar, dan disebut motor RENOIR ( nama yang menciptakan ). Motor linoir dibuat model sebuah mesin uap mendatar yang saat itu telah ada, dimana sejumlah panas akan diubah menjadi kerja mekanis. Motor ini dijalankan dengan gas karena gas mudah dapat dicampur dengan udara. Campuran gas udara dihisap masuk ke dalam sekunder selama pertengahan pertama dari langkah torak dan kemudian dinyalakan dengan bunga api listrik (vonk ). 8
Akibat dari pembakaran yang mendadak dari gas tadi, maka tekanan meningkat hingga 5 atm ( atm = atmosfir ), hingga torak bergerak terus. Dalam pada itu tekanan dalam sekunder turun lagi hingga tekanannya sama dengan tekanan udara luar. Pada waktu torak bergerak kembali, maka gas gas bekas pembakaran dikeluarkan dari silinder. Motor linoir ini berjalan tersentak sentak, karena penyalaan campuran gas udara tidak terjadi pada saat yang tepat ( 1/3 sampai 1/2 ) langkah torak. Keburukan motor ini pemakaian bahan bakar sangat boros, karena dari panas yang diperoleh dari pembakaran, hanya 4 5 % saja yang memberikan usaha (tenaga) pada poros engkol ( rata rata tenaga 3 4 PK ). Pada tahun 1878 seorang jerman bernama OTTO dapat menemukan motor gas yang proses usahanya dilakukan dalam 4 langkah torak ( 4 takt ). Pada tahun 1880 muncullah penemuan motor motor dengan memakai bensin atau minyak tanah sebagai bahan bakar. Dan akhirnya pada tahun 1897 seorang jerman bernama Ir. Rudolph Diesel menemukan mesin yang memakai minyak sebagai bahan bakar dan penyalaannya tidak dilakukan dengan bunga api listrik. Pembakaran bahan bakar terjadi karena penyabutan bahan bakar bersamaan dengan tekanan udara yang dibuat tinggi. Hasil pembakaran ini menghasilkan tenaga dalam silinder guna menggerakkan ( memutar ) poros engkolnya. Mesin diesel untuk perkapalan dibuat pertama kali pada tahun 1903. VII. Bagian bagian motor yang penting Pada gambar 5, diperlihatkan secara sederhana bagian bagian terpenting dari sebuah motor ( motor 4 takt ). Sedang pada gambar 6 untuk motor diesel 2 takt. 9
Keterengan gambar 5 1 = cylinder head 2 = inlet valve 3 = exhaust valve 4 = injector 5 = cylinder liner 6 = cylinder blok 7 = tie bolt 8 = piston 9 = compression ring 10 = oil scraper ring 11 = connecting rod 12 = crank shalt 13 = crankpin dan crankpin bearing 14 = jurnal shalf &main bearing 15 = oil pan 16 = indicator cock 17 = safety valve 18 = piston pin dan bushing Gambar 5 10
Keterengan gambar 6 1 = cylinder liner 2 = piston 3 = piston ring 4 = inlet port 5 = exhaust port 6 = piston rod 7 = connecting rod 8 = rosh head & bushing 9 = slipper 10 = crank shaft dan bearing 11 = crank pin & bearing 12 = jurnsl shaft dan bearing 13 = oil pan Gambar 6 11
12