Siklus kerja mesin bensin ada tiga macam, yaitu: 1. Siklus ideal
2. Siklus aktual 3. Siklus gabungan
Dalam pembahasan ini penulis menggunakan siklus gabungan yaitu gabungan antara siklus ideal dan siklus aktual untuk melakukan perhitungan pada motor bensin.
Untuk menjelaskan makna dari diagram p-v pada motor torak terlebih dahulu perlu kita pakai beberapa idealisasi, sehingga prosesnya dapat dipahami secara lebih mudah. Proses yang sebenarnya (aktual) berbeda dengan proses yang ideal tersebut, dimana perbedaan tersebut menjadi semakin besar jika idealisasi yang digunakan itu terlalu jauh menyimpang dari keadaan yang sebenarnya, proses siklus yang ideal itu biasa disebut dengan siklus udara, dengan beberapa idealisasi sebagai berikut:
1. Fluida kerja dalam silinder adalah udara, dimana udara dianggap sebagai gas ideal dengan konstanta kalor yang konstan.
2. Proses ekspansi dan kompresi berlangsung secara isentropik. 3. Proses pembakaran dianggap proses pemanasan fluida kerja.
4. Pada akhir proses ekspansi, yaitu saat piston mencapai TMB, fluida kerja didinginkan sehingga tekanan dan suhunya turun mencapai tekanan dan suhu udara luar (atmosfer).
5. Tekanan fluida kerja di dalam silinder selama langkah buang dan langkah hisap adalah konstan dan sama dengan tekanan dan suhu udara luar.
Pada Gambar (2.4) menunjukkan siklus tekanan konstan, yang dianggap sebagai siklus dasar dari setiap mesin dua langkah. Bahan bakar masuk dalam bentuk molekul yang bercampur dengan udara. Pada akhir pembakaran sekitar 45° - 50° sebelum TMB ( point 1) jika tekanan pada silinder adalah 0,3 – 0,5 Mpa, piston akan membuka lubang buang dan gas yang telah terpakai akan terbuang. Ini akan mengurangi tekanan pada
silinder dan pada (point 3) akan menurun. Selama proses ini piston juga membuka saluran isap dan bilas. Udara dimasukkan didalam silinder dibawah tekanan, dimana akan mendesak keluar gas sisa hasil pembakaran keluar melalui lubang buang.
Selama piston bergerak menuju TMA, pertama-tama piston akan menutup lubang isap. Ini akan mengakibatkan penghentian pemasukkan bahan bakar dari ruang karter ke silinder. Pada saat yang hampir bersamaan akan menghentukan pembuangan gas sisa hasil pembakaran melewati lubang buang. Proses ini diakhiri pada point 2. Saat piston menuju TMA dan menutup lubang buang maka saat proses kompresi dimulai.
Siklus kerja mesin 2 langkah digambarkan pada Gambar 2.4. Ini menunjukkan bahwa proses pertukaran gas terjadi hanya pada saat piston dekat dengan TMB.Gas sisa hasil pembakaran dibuang dari silinder bersamaan dengan masuknya bahan bakar baru, jika volume berubah.Pada saat diatas udara mengalir dari ruang karter ke silinder untuk pembakaran. Sebagian dari bahan bakar tersebut terbuang bersamaan dengan sisa gas hasil pembakaran melalui gas buang.
Gambar 2.4 Siklus kerja mesin motor 2 langkah 2.11. Prinsip Kerja Motor 2 langkah
Pada prinsipnya motor 2 langkah hanya cukup satu putaran poros engkol untuk menyelesaikan satu proses yaitu menghasilkan satu kali langkah usaha. Disamping itu biasanya motor 2 langkah tidak memerlukan katup sehingga lebih sederhana, dan motor 2 langkah tidak bekerja dengan proses yang tunggal pada masing masing langkah seperti pada motor 4 langkah, melainkan antara proses isap dan kompresinya terjadi dalam satu langkah toraknya, begitu juga langkah usaha dan langkah buang. Pada saat akhir kompresi torak berada pada TMA busi mengeluarkan bunga api untuk pembakaran campuran bahan bakar dan udara yang telah terkompresi sehingga akan timbul panas dan terjadi pemuaian gas tersebut yang kemudian akan menaikkan tekanan di dalam silinder. Akibat tekanan ini torak terdorong kebawah yang berarti terjadi langkah usaha. Secara bersamaan akan terjadi pula proses pembuangan, yaitu pada saat
torak telah sampai pada lubang buang maka gas yang bertekanan ini akan keluar dari silinder melalui lubang buang buang tersebut. Pada saat torak bergerak kebawah maka terjadi penyempitan ruang di bawah torak yang sekaligus digunakan pompa pembilas untuk memompakan campuran bahan bakar ke dalam silinder. Semakin ke bawah maka torak akan sampai pada lubang bilas yang dihubungakan dengan ruang dibawah torak yang berisi campuran bahan bakar dengan udara yang telah sedikit dimampatkan oleh gerakan torak sendiri, sehingga campuran bahan bakar dengan udara tersebut akan masuk kedalam silinder melalui lubang bilas tersebut yang akan mendorong gas sisa pembakaran keluar dari dalam silinder. Proses ini akan berjalan terus sehingga torak sampai pada TMB dan bergerak ke atas kembali sampai torakpenutup lubang isap atau lubang bilas dan lubang buang. Pada saat lubang bilas telah tertutup dan lubang buang masih terbuka, proses pembuangan masih terjadi yang berarti sebagian kecil gas baru yang baru masuk ke dalam silinder akan ikut terbuang. Setelah kedua lubang tersebut tertutup maka terjadilah langkah kompresi dimana campuran bahan bakar dan udara yang ada dalam silinder dimampatkan oleh gerakan torak menuju TMA yang selanjutnya akan mengulang proses pembakaran dan seterusnya, yang berarti untuk memenuhi satu siklus hanya diperlukan satu kali putaran poros engkol.
Pada saat torak begerak ke TMA dan bagian bawah torak telah meninggalkan lubang pemasukan, campuran bahan bakar dan udara akan masuk kedalam ruang karter yaitu bagian bawah silinder karena pada bagian tersebut terjadi penurunan tekanan hingga lebih rendah dari tekanan udara luar. Kalau dilihat sepintas maka motor 2 langkah akan menghasilkan tenaga dua kali lipat dari motor 4 langkah dengan ukuran
yang sama. Namun pada kenyataannya tidak, dikarenakan pembuangan gas bekas dan sisa pembakaran tidak bisa benar-benar bersih karena sebagian gas bekas akan bercampur dengan gas baru. Gas bekas yang tertinggal dalam silinder akan mengurangi jumlah gas baru yang masuk ke dalam silinder, akibatnya tenaga yang dihasilkan pun akan berkurang dibandingkan bila silinder terisi penuh dengan gas baru. Namun untuk ukuran yang sama , motor 2 langkah akan menghasilkan tenaga yang relatif lebih besar daripada motor 4 langkah.