TUGAS MAKALAH
PENGENALAN ILMU PENGETAHUAN DAN TEKNOLOGI
“Perbedaan Sistem Kerja Mesin 2 Tak
dan Mesin 4 Tak”
Dosen Pembimbing :
SUSILO EDI H. M.Pd
Disusun Oleh :
Nama
: ANGGAH HADI PRAYITNO
NIM
: 09.555.114
Fakultas
: Teknik
Jurusan
: Informatika
Semester
: 1
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAKSI
Di Era Globalisasi sekarang ini, kita pasti akan menjumpai banyak sekali alat transportasi baik roda dua, tiga, empat bahkan yang tidak beroda. Jika m\kita mengenal lebih jauh tentang alat transportasi saat ini pasti tidak luput dengan andil dari Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, lebih –lebih kendaraan roda dua.
Kendaraan roda dua seakan-akan bukan barang mewah lagi, banyak masyarakat yang merasakan dari dampak perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi ini. Kita patut berterima kasih kepada Lenoir dan Otto yang menemuka mesin-mesin awal dari perkembangan kendaraan roda dua yang kita rasakan. Apakah anda mengetahui siapa sebenarnya penemu Mesin sepeda roda dua sehingga ada yang 2 tak dan ada yang 4 tak dan bagai mana sistem kerjanya?
Entiene Lenoir yang lahir pada tahun 1822 dan meninggal dunia pada tahun 1900 adalah seorang berkebangsaan Perancis yang pertama kali menemukan motor bakar 2tak. Sedangkan August Otto yang hidup antara 1832 sampai 1891 adalah seorang berkebangsaan Jerman yang membuat cikal bakal ramainya industri Mobil, si penemu mesin 4tak.
Pada tahun 1860, Otto mendengar kabar ada ilmuwan jenius yang bernama Leonir, yang mampu membuat mesin pembakar dengan dua dorongan putaran alias 2tak. Sayangnya mesin 2tak ini memakai bahan bakar gas. Otto menilai ini kurang praktis.”Kalau saja memakai bahan cair, pasti berdaya guna, karena ngga perlu musingin pembuatan gas”pikir Otto waktu itu. Otto kemudian menciptakan karburator, sayangnya ditolak lembaga paten, karena ada yang mendahului. Namun doski menyempurnakan mesin 2tak dengan 4 dorongan alias 4 langkah. Hasil ini dipatekan di Jerman pada tahun 1863.
BAB I
PENDAHULUAN
A.
LATAR BELAKANG
KENDARAAN bermotor telah lama diketahui menjadi salah satu
sumber polusi udara. Bahkan di banyak kota besar dunia, gas-gas beracun yang
dikeluarkan jutaan knalpot, setiap harinya berpotensi menimbulkan masalah
serius bagi kesehatan manusia. Belakangan sorotan tajam pun diarahkan kepada
sepeda motor 2 tak yang dianggap sebagai penyebar polutan paling tinggi.
Data Kementerian Lingkungan Hidup mencatat, polusi udara dari
kendaraan bermotor angkanya cukup tinggi dan sudah melampaui ambang batas
yang ditetapkan dalam PP Nomor 41 Tahun 1999 tentang Pengendalian
Pencemaran Udara. Salah satu penyebabnya, di antaranya karena sistem
pembakaran dalam mesin kurang sempurna dan bahan bakar yang bertimbal
sehingga meninggalkan sisa-sisa pembakaran berbentuk polutan.
Di dunia otomotif, dikenal beberapa teknologi mesin sumber tenaga
kendaraan berbahan bakar bensin, yaitu 2 tak (dua langkah) dan 4 tak (empat
langkah). Namun sejak dua dekade terakhir ini, beberapa negara maju telah
menetapkan pembatasan penggunaan mesin 2 tak. Bahkan AS telah melarang
penjualan sepeda motor 2 tak yang berkapasitas mesin 100cc ke atas sejak
tahun 1985.
Yang menarik untuk diketahui adalah seberapa besar perbedaan tingkat
polutsi dari kedua teknologi mesin berbahan bakar bensin itu. Sebab,
sebenarnya baik 2 langkah maupun 4 langkah, sebenarnya tidak benar-benar
bersih dari gas polutan. Sebagai sistem yang membakar bensin pasti
mengeluarkan sisa pembakaran.
Di Kota Bandung, data hasil uji emisi belum terlalu lengkap. "Setiap
dengan sistem pembuangan sepeda motor," kata Ayu Sukejah, dari Bidang
Pencegahan dan Pengendalian Badan Pengelola Lingkungan Hidup (BPLH)
Kota Bandung, saat dihubungi Rabu (16/02). Ditambahkannya, untuk
memodifikasi alat itu, BPLH Kota Bandung bekerja sama dengan Politeknik
Bandung (Polban).
Menurut catatan, Bank Dunia pernah mengadakan penelitian pada tahun
2001 yang hasilnya dipresentasikan dengan judul makalah "Urban Pollution
from Two Stroke Engine Vehicles in Asia : Technical and Policy Options".
Peneliti Jitendra Shah dan N. Harshadeep pada acara Regional Workshop on
Reduction of Emission from 2-3 wheelers di Hanoi, Vietnam, pada bulan
September 2001 ini mencatat, sepeda motor 2 tak merupakan penghasil emisi
gas buang yang lebih tinggi dibanding empat tak.
Data survei yang dilakukan pada beberapa negara Asia itu menunjukkan
sepeda motor 2-tak menyumbang emisi hidrocarbon (HC) 5 gr/km. Sedangkan
kendaraan roda dua yang memakai mesin 4-tak jauh lebih rendah, yaitu di
bawah 1 gr/kg. Hasil yang senada pun tampak pada faktor emisi PM10. Bila
sepeda motor 4 langkah hanya menghasilkan partikel di bawah 0,1 gr/km, maka
sebaliknya mesin 2-tak menghasilkan emisi yang besarnya mencapai 0,5 gr/km.
Hasil yang sama pun bisa dilihat pada laporan Southwest Research
Institute tentang kadar emisi gas buang sepeda motor di AS. Data yang
disajikan lebih lengkap karena membandingkan beberapa merek sepeda motor.
Dari perbandingan dua mesin yang berkapasitas sama, terlihat bahwa 4 tak
memang memiliki kadar polutan yang lebih rendah dibandingkan 2 tak.
Sepeda motor Yamaha DT 100 dengan mesin 100 cc berteknologi 2 tak
menghasilkan HC sebesar 3,8 gr/km. Kemudian gas carbon monoksida (CO)
sebesar 10,5 gr/kg dan partikel partikulat 0,08 gr/kg. Sedangkan sepeda motor
Honda SL 100 dari sisa pembakarannya menghasilkan HC 1,3 gr/km, CO 13,7
Penyebab dari perbedaan sisa emisi gas buang ini adalah desain ruang
bakar dan cara kerja dari masing-masing mesin. Rancangan mesin 4 langkah
lebih kompleks dibandingkan mesin 2 langkah. Itu dibuktikan dengan
pergerakan poros engkolnya untuk menghasilkan satu tenaga adalah 2 kali
putaran. Sedangkan 2 tak cukup 1 putaran saja. Mesin 4 tak, dilengkapi dengan
katup pada masing-masing sistem pasokan bahan bakar dan pembuangan gas
buang, sehingga hampir tidak ada campuran udara dan bensin yang terbuang
percuma ke saluran gas pembuangan (knalpot).
Cara kerja ruang bakar 4 tak amat berbeda dengan 2 tak. "Kalau 4 tak,
piston menghisap campuran udara dan bahan bakar kedalam ruang bakar.
Kemudian campuran gas bahan bakar ini dipadatkan dan dibakar sehingga
menghasilkan tenaga," jelas sumber Otokir, yang bekerja sebagai teknisi senior
di salah satu merek pabrikan motor Jepang.
Selain itu, sistem pelumasan pun didesain tersendiri, yaitu oli disimpan
dalam bak pelumas sehingga oli tidak tercampur dengan bahan bakar dan udara
di dalam ruang bakar. Kelebihan mesin empat langkah ini pembakaran pun
hanya menghasilkan sedikit asap. "Sistem penyimpanan olinya dirancang
terpisah. Itu membuat sisa pembakaran 4 tak tidak menghasilkan asap sepekat
motor 2 tak," katanya.
Mengapa 2 tak, menghasilkan asap buang yang lebih pekat? Karena
lubang pasokan udara-bensin dan pembuangan mesin 2 tak tidak dilengkapi
dengan katup. Proses pembakaran pun jadi kurang sempurna. Terutama pada
saat langkah membuang sisa gas pembakaran, bersamaan dengan masuknya
campuran bensin-udara ke ruang bakar. Dampaknya banyak gas murni yang
belum terbakar pun ikut pula terbawa arus melewati lubang buang.
Masalah lainnya adalah sistem pelumasan. Teknologi 2 tak memakai
campuran bensin-udara, oli pun turut masuk. Fungsinya untuk melakukan
pelumasan komponen mesin seperti piston, ring piston dan setang seher.
Kondisi ini membuat sisa gas buang juga mengandung oli yang terbakar.
Dampaknya asap yang keluar lebih pekat dibandingkan mesin 4 tak. Malah
kalau tidak dirawat dengan baik, sering mengeluarkan asap putih yang ngebul.
Itulah yang membuat sepeda motor 2 tak dituding tidak begitu ramah
lingkungan. Bahkan juga dicap sebagai motor yang boros bahan bakar.
Meski begitu, mesin 4 tak juga tetap mengeluarkan sisa pembakaran
yang mengandung polutan. Apalagi kalau kurang dirawat dengan baik,
misalnya sil olinya bocor dan merembes ke ruang bakar, akibatnya ya "ngebul"
juga. Sebenarnya motor yang ramah lingkungan adalah kendaraan yang terawat
dengan baik, baik itu 2 tak, 4 tak atau mesin diesel.
Lemah dari sisi pembuangan, motor 2 tak memiliki kelebihan pada sisi
lain, yaitu beratnya yang ringan, menghasilkan tenaga yang besar dan hanya
memiliki sedikit komponen yang bergerak. Bagi pabrikan pun membuat 2 tak
lebih ekonomis karena biaya produksinya lebih sedikit, karena mesin bisa
dipasang pada rangka atau sasis yang ringan. Konsumen pun masih banyak
yang menyukai motor 2 tak, karena memiliki tarikan yang kencang dan mudah
perawatannya. Tidak heran jika sampai saat ini masih banyak konsumen,
terutama anak muda yang membelinya.
Bercermin dari adanya pembatasan motor 2 tak di beberapa negara maju,
memang sudah saatnya bagi Indonesia untuk menerapkan regulasi mesin ramah
lingkungan. Namun begitu kalau memang tersedia teknologi untuk meredam
emisi gas buang, lebih bijaksana pemerintah untuk mendorong pabrikan agar
B.
Rumusan Masalah
-
Bagaimana sistem kerja mesin 2 Tak dan Mesin 4 Tak
-
Apa keuntungan mesin 2 tak dan 4 Tak
C.
Tujuan dan Manfaat
-
Mengetahui sistem kerja mesin 2 Tak dan 4 Tak
BAB II
PEMBAHASAN
A. SISTEM KERJA MESIN 4 TAK
Four stroke engine adalah sebuah mesin dimana untuk menghasilkan sebuah tenaga memerlukan empat proses langkah naik-turun piston, dua kali rotasi kruk as, dan satu putaran noken as (camshaft).
Empat proses tersebut terbagi dalam siklus :
Langkah hisap : Bertujuan untuk memasukkan kabut udara – bahan bakar ke dalam silinder. Sebagaimana tenaga mesin diproduksi tergantung dari jumlah bahan-bakar yang terbakar selama proses pembakaran.
Prosesnya adalah ;
1. Piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) menuju Titik Mati Bawah (TMB).
2. Klep inlet terbuka, bahan bakar masuk ke silinder
3. Kruk As berputar 180 derajat 4. Noken As berputar 90 derajat
5. Tekanan negatif piston menghisap kabut udara-bahan bakar masuk ke silinder
LANGKAH KOMPRESI
Langkah Kompresi
Dimulai saat klep inlet menutup dan piston terdorong ke arah ruang bakar akibat momentum dari kruk as dan flywheel.
Tujuan dari langkah kompresi adalah untuk meningkatkan temperatur sehingga campuran udara-bahan bakar dapat bersenyawa. Rasio kompresi ini juga nantinya berhubungan erat dengan produksi tenaga.
Prosesnya sebagai berikut :
1. Piston bergerak kembali dari TMB ke TMA
3. Bahan Bakar termampatkan ke dalam kubah pembakaran (combustion chamber)
4. Sekitar 15 derajat sebelum TMA , busi mulai menyalakan bunga api dan memulai proses pembakaran
5. Kruk as mencapai satu rotasi penuh (360 derajat) 6. Noken as mencapai 180 derajat
LANGKAH TENAGA
Langkah Tenaga
Dimulai ketika campuran udara/bahan-bakar dinyalakan oleh busi. Dengan cepat campuran yang terbakar ini merambat dan terjadilah ledakan yang tertahan oleh dinding kepala silinder sehingga menimbulkan tendangan balik bertekanan tinggi yang mendorong piston turun ke silinder bore. Gerakan linier dari piston ini dirubah menjadi gerak rotasi oleh kruk as. Enersi rotasi diteruskan sebagai momentum menuju flywheel yang bukan hanya menghasilkan tenaga, counter balance weight pada kruk as membantu piston melakukan siklus berikutnya.
Prosesnya sebagai berikut :
1. Ledakan tercipta secara sempurna di ruang bakar 2. Piston terlempar dari TMA menuju TMB
3. Klep inlet menutup penuh, sedangkan menjelang akhir langkah usaha klep buang mulai sedikit terbuka.
4. Terjadi transformasi energi gerak bolak-balik piston menjadi energi rotasi kruk as 5. Putaran Kruk As mencapai 540 derajat
LANGKAH BUANG
Exhaust stroke
Langkah buang menjadi sangat penting untuk menghasilkan operasi kinerja mesin yang lembut dan efisien. Piston bergerak mendorong gas sisa pembakaran keluar dari silinder menuju pipa knalpot. Proses ini harus dilakukan dengan total, dikarenakan sedikit saja terdapat gas sisa pembakaran yang tercampur bersama pemasukkan gas baru akan mereduksi potensial tenaga yang dihasilkan.
Prosesnya adalah :
1. Counter balance weight pada kruk as memberikan gaya normal untuk menggerakkan piston dari TMB ke TMA
2. Klep Ex terbuka Sempurna, Klep Inlet menutup penuh
3. Gas sisa hasil pembakaran didesak keluar oleh piston melalui port exhaust menuju knalpot
FINISHING PENTINGNYA — OVERLAPING
Overlap adalah sebuah kondisi dimana kedua klep intake dan out berada dalam possisi sedikit terbuka pada akhir langkah buang hingga awal langkah hisap.
Berfungsi untuk efisiensi kinerja dalam mesin pembakaran dalam. Adanya hambatan dari kinerja mekanis klep dan inersia udara di dalam manifold, maka sangat diperlukan untuk mulai membuka klep masuk sebelum piston mencapai TMA di akhir langkah buang untuk mempersiapkan langkah hisap. Dengan tujuan untuk menyisihkan semua gas sisa pembakaran, klep buang tetap terbuka hingga setelah TMA. Derajat overlaping sangat tergantung dari desain mesin dan seberapa cepat mesin ini ingin bekerja.
Manfaat dari proses overlaping :
1. Sebagai pembilasan ruang bakar, piston, silinder dari sisa-sisa pembakaran 2. Pendinginan suhu di ruang bakar
B. KEUNTUNGAN
MESIN 4 TAK DENGAN MESIN 2 TAK
A. Mesin 4 TAK
a. Keuntungan:
- Karena proses pemasukan, kompresi, kerja, dan buang prosesnya berdiri sendiri-sendiri sehingga lebih presisi, efisien dan stabil, jarak putaran dari rendah ke tinggi lebih lebar (500- 10000 rpm).
- Kerugian langkah karena tekanan balik lebih kecil dibanding mesin dua langkah sehingga pemakaian bahan bakar lebih hemat.
- Putaran rendah lebih baik dan panas mesin lebih dapat didinginkan oleh sirkulasi oli
- Langkah pemasukan dan buang lebih panjang sehingga efisiensi pemasukan dan tekanan efektif rata-rata lebih baik
- Panas mesin lebih rendah dibanding mesin dua langkah
b. Kerugian:
- Komponen dan mekanisme gerak klep lebih banyak, sehingga perawatan lebih sulit
- Suara mekanis lebih gaduh
- Langkah kerja terjadi dengan 2 putaran poros engkol, sehingga keseimbangan putar tidak stabil, perlu jumlah silinder lebih dari satu dan sebagai peredam getaran.
c. Ciri-ciri umum 4 TAK:
- Gas buang tidak berwarna (kecuali ada kerusakan) - Bahan bakar lebih irit
B. MESIN 2 TAK
a. Keuntungan :
- Proses pembakaran terjadi setiap putaran poros engkol, sehingga putaran poros engkol lebih halus untuk itu putaran lebih rata. - Tidak memerlukan
klep, komponen part lebih sedikit, perawatan lebih mudah dan relatif murah
- Momen puntir untuk putaran lanjutan poros lebih kecil sehingga menghasilkan gerakan yang halus
- Bila dibandingkan dengan mesin empat langkah dalam kapasitas yang sama, tenaga yang dihasilkan lebih besar
- Proses pembakaran terjadi 2 kali, sehingga tenaga lebih besar
b. Kerugian :
- Langkah masuk dan buang lebih pendek, sehingga terjadi kerugian langkah tekanan kembali gas buang lebih tinggi
- Karena pada bagian silinder terdapat lubang-lubang, timbul gesekan antara ring piston dan lubang akibatnya ring piston akan lebih cepat aus.
- Karena lubang buang terdapat pada bagian silinder maka akan mudah timbul panas
- Putaran rendah sulit diperoleh - Konsumsi pelumas lebih banyak.
c. Ciri-ciri umum 2 TAK:
- Sistem pelumasannya dicampurkan kedalam bensin maka gas buang mesin dua langkah bewarna putih
- Menggunakan dua fungsi pelumasan yaitu untuk melumasi ruang engkol, piston, dan dinding silinder serta untuk melumasi transmisi.
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
A. Siklus Kerja 2 Stroke :
1. Piston bergerak ke bawah krn ledakan pembakaran sekaligus menghisap uap bensin & udara buat ledakan selanjutnya....trus olie samping ngasih pelumasan ke piston & ruang bakar (makanya berasep)
2. Piston bergerak ke atas ngompres uap bensin tadi sekaligus nguras sisa pembakaran disini letak intake valve sama exhaust posisinya beda, jadi bisa ngisep sekaligus buang.... setelah itu busi mercikin api terus meledak dech...
Seperti itu seterusnya... (hanya dalam 2 proses sudah terjadi energi)
B. Kalo 4 stroke :
1. Piston kebawah, ngisep uap bensin & udara ( intake valve kebuka, exhaust ketutup)...
2. Piston neken keatas buat ngompres uap bensin + udara tadi (intake dan exhaust valve ketutup), busi mercikin api trus meledak
3. Piston kebawah lagi karena ledakan tadi.
4. Piston bergerak keatas lagi dari sisa tenaga ledakan, sambil nguras gas sisa pembakaran (intake valve ketutup, exhaust kebuka)... trus balik lagi ke langkah 1 dan seterusnya.. (butuh 4 proses utk tercipta energi)
B. Saran
DAFTAR PUSTAKA
http://gudangilmu.org/2008/01/04/siklus-2-tak-mesin-diesel-part-2/
http://www.suzuki-2wheels.or.id/main/index.php?id=artikel&action=view&art=23
http://www.yamaha-vega.or.id/article.php?action=viewarticle&id=AR0810300001
http://klikauto.blogspot.com/2009/08/perbedaan-teknis-motor-2-tak-dan-4-tak.html
