Motor 2 Tak 4 Tak dan Motor Rotary

Motor 2 Tak, 4 Tak dan Motor Rotary

Berdasarkan siklus kerjanya, motor bakar dikelompokkan menjadi motor 2 Tak dan motor 4 Tak. Agar motor dapat bekerja, ada beberapa gerakan (siklus) yang harus dipenuhi, yaitu:

 Mengisi silinder dengan campuran yang dapat dibakar.  Memampatkan campuran.

 Membakar campuran sehingga dihasilkan pemuaian dan menghasilkan tenaga.  Membuang gas bekas pembakaran dari dalam silinder.

a. Motor 2 Tak

Motor 2 Tak adalah motor bakar yang dalam memperoleh tenaga dilakukan dalam 2 langkah piston dan 1 kali putaran poros engkol/crank shaft.

Motor 2 Tak mempunyai ciri-ciri sebagai berikut:

 Setiap dua langkah piston terdapat satu langkah ekspansi.  Pada dinding silinder terdapat saluran masuk dan saluran buang.  Pembilasan terjadi pada waktu piston berada di sekitar TMB.

Untuk membuka dan menutup saluran masuk, dilakukan oleh Piston pada saat gerak bolak-balik piston itu sendiri. Tetapi ada kalanya pada intake manifold dilengkapi dengan katup harmonika (Reed valve) atau katup rotary, agar efisiensi pemasukan bahan bakar lebih baik.

Prinsip kerja motor bensin 2 Tak adalah sebagai berikut:

1) Piston bergerak menuju TMA, saluran masuk terbuka sehingga mengakibatkan tekanan di ruang engkol menurun. Akibatnya, campuran bahan bakar dan udara dari karburator masuk ke ruang engkol. Sementara itu di atas piston terjadi langkah kompresi. Sampai akhir kompresi (beberapa derajat sebelum TMA) busi menyala dan membakar campuran bahan bakar-udara dan menghasilkan tekanan dan suhu tinggi. Gerakan piston ke TMA menutup saluran buang dan saluran pembilas merupakan

kondisi awal terjadinya langkah kompresi, dimana campuran bahan bakar-udara di atas piston dimampatkan hingga suhu dan tekanannya naik. Sedangkan volume ruang di bawah piston membesar dan tekanannya turun.

2) Piston menuju TMB, menutup saluran masuk dan memperkecil ruang engkol sehingga pada ruang engkol tekanannya bertambah besar yang mengakibatkan campuran bahan-bakar udara yang berada di ruang engkol cenderung bergerak ke atas piston melalui saluran bilas. Dengan bergeraknya piston ke TMB, saluran buang akan terbuka dan sisa pembakaran akan mengalir keluar. Aliran muatan segar ini mempercepat keluarnya sisa pembakaran, namun ada sebagian muatan segar yang ikut keluar. Hal ini yang menyebabkan pada motor 2 Tak mengeluarkan asap. Langkah ini disebut pembilasan. Peristiwa ini berlangsung selama mesin hidup. Untuk meningkatkan kemampuan mesin 2 Tak dilakukan dengan memperbanyak campuran bahan bakar-udara yang masuk ke ruang engkol dan yang dikompresikan, serta dibutuhkan saat pembakaran yang tepat. Oleh karena itu saat pembukaan dan penutupan saluran pada dinding silinder (port timing) sangat menentukan efisiensi mesin. Port Timing motor 2 Tak menggunakan valve piston, artinya dengan gerak bolak-balik piston bertindak sebagai katup pada saluran dinding silinder, seperti di jelaskan pada tabel berikut:

Mesin diesel 2 Tak umumnya dilengkapi dengan pompa pembilas tersendiri untuk memenuhi banyaknya udara bilas yang diperlukan dan untuk pengisian silinder. Pompa pembilas ini bertugas untuk menghisap udara, mengkompresikan dan mengalirkannya ke saluran udara pembilas yang dihubungkan dengan lubang pembilas pada setiap silinder motor.

Piston bergerak dari TMA ke TMB. Sesaat sebelum piston mencapai TMA, nosel menyemprotkan bahan bakar dalam bentuk kabut ke dalam silinder yang berisi udara yang panas karena kompresi sehingga bahan bakar tersebut terbakar. Setelah pembakaran, terjadi pemuaian gas pembakaran yang mendorong piston bergerak turun. Kira-kira 80 d.e sebelum TMB, saluran buang terbuka. Akibatnya gas bekas pembakaran mulai terbuang melalui saluran buang (exhaust manifold). Lebih kurang 60 d.e sebelum TMB, saluran masuk terbuka. Udara baru masuk mendorong gas bekas keluar sekaligus memersihkan ruang bakar. Pengisian udara baru berlangsung sampai piston mencapai 60 d.e setelah TMB, dan pembersihan gs buang berlangsung sampai posisi piston 80 d.e setelah TMB.

2) Langkah Kompresi

Piston dari TMB ke TMA. Langkah kompresi dimulai setelh piston melampaui titik 80 d.e setelah TMB. Sesaat sebelum langkah kompresi berakhir, kira-kira 17 d.e sebelum TMA, bahan bakar disemprotkan injektor. Tekanan kompresi tersebut mencapai lebih dari 30 bar dan setelah pembakaran berubah menjadi 50 bar dengan

suhu di atas 550C. Tekanan yang besar ini digunakan untuk mendorong piston ke bawah melakukan langkah kerja menggerakkan poros engkol. Peristiwa ini berlangsung selama mesin hidup.

b. Motor 4 Tak

Motor 4 Tak adalah motor bakar yang dalam upaya memperoleh tenaga dilakukan dengan 4 kali langkah piston dan 2 putaran poros engkol. Untuk membuka dan menutup saluran masuk (intake manifold) dan saluran keluar silinder (exhaust manifold) dilakukan oleh katup.Empat langkah piston tersebut adalah:

 Langkah Hisap.

Pada langkah ini katup masuk (in valve) membuka. Akibat gerakan piston dari TMA ke TMB, ruangan silinder menjdi vakum, sehingga campuran udara dan bahan bakar pada motor bensin masuk ke dalam silinder karena adanya tekanan udara luar (atmospheric pressure).

 Langkah Kompresi.

Gas yang berada di dalam silinder termampatkan pada saat piston bergerak dari TMB ke TMA, sehingga suhu dan tekanan gas menjadi naik dan akan mudah terbakar. Poros engkol berputar 1 kali pada saat piston mencapai TMA.

 Langkah Usaha/Ekspansi

bergerak dari TMA ke TMB. Usaha inilah yang menjadikan tenaga mesin (engine power).

 Langkah Buang

Pada langkah ini piston bergerak dari TMB ke TMA mendorong gas bekas membuka katup buang dan keluar exhaust manifold. Saat piston mencapai TMA, akan memulai bergerak lagi untuk persiapan selanjutnya yaitu langkah hisap, sehingga dalam 1 siklus piston melakukan 4 langkah dengan poros engkol berputar 2 kali putaran penuh.

Pada mesin diesel 4 Tak langkah kerja hampir sama dengan pada mesin bensin, hanya pada mesin diesel yang dihisap ke dalam silinder pada langkah hisap dan dikompresikan pada langkah kompresi hanya udara saja. Pada sesaat sebelum akhir langkah kompresi bahan bakar disemprotkan oleh nosel injektor dalam bentuk kabut, jadi tidak ada penyalaan api busi pada mesin diesel. Karena suhu dan tekanan udara kompresi tinggi, sehingga bahan bakar yang disemprotkan langsung terbakar. Energi kalor dari hasil pembakaran digunakan untuk mendorong piston ke bawah dan selanjutnya diubah menjadi gerak putar poros engkol oleh batang piston.

Gambar 1.4 Prinsip kerja mesin 4 Tak

c. Motor Rotari Wankel

Motor piston adalah motor dengan gerakan bolak-balik ke atas dan ke bawah sehingga dinamakan (reciprocating engine). Untuk merubah gerak bolak-balik menjadi gerak putar dilakukan dengan menggunakan poros engkol. Sementara motor Wankel tidak mempunyai piston, sebagai penggantinya menggunakan rotor yang berputar di dalam rumahnya akibat daya dorong hasil pembakaran. Pembakaran berlangsung di ruang bakar yang terbentuk antara rotor dan rumah rotor. Gerak putar rotor diteruskan ke poros eksentrik yang berfungsi sebagai poros output (seperti poros engkol pada motor piston). Prinsip kerja motor Wankel hampir sama dengan motor piston, yaitu melakukan pemasukan gas baru, pemampatan dan pembakaran, langkah usaha dan pembuangan gas bekas, namun pengoperasiannya jauh berbeda.

Cara kerja dari motor rotari wankel adalah sebagai berikut:

Motor rotari mempunyai tiga ruang kerja yang terbentuk antara rotor dengan rumah rotor dan setiap ruang kerja bekerja secara berkesinambungan. Ketiga sisi rotor bekerja secara bersamaan. Apabila salah satu sedang dalam gerak pengisian, maka sisi kedua melakukan langkah kompresi dan sisi ke tiga melakukan langkah usaha. Rotor menghasilkan 3 langkah usaha dalam satu kali perputaran rotor, hal ini setara dengan

motor 4 langkah 6 silinder yang memiliki selisih derajat pengapian 120. Perputaran poros motor lebih tinggi 1,5 kali dari perputaran rotor, hal ini disebabkan perbandingan roda gigi dalam dengan roda gigi poros adalah 3 berbanding 2.

Keterangan Gambar:

1. Saluran masuk 2. Saluran buang 3. Rumah rotor 4. Ruang bakar 5. Roda gigi poros 6. Rotor

7. Roda gigi dalam 8. Poros eksentrik 9. Busi