Dasar Pemahaman Motor Bakar

Halo Semua, Blog ini saya akan Menjelaskan Motor Bakar dan Penjelasan ini dengan Menggunakan Buku "Fundamental Internal Combustion Engine" dan sumber buku dari J.B Heywood dan H.Gupta. ini resmi dan kalian bisa cari buku nya. melalui web site xyz library atau library genesis itu free bisa diunduh.

    Karena Semua Saya Rangkum dan mengambil Kutipan yang penting dalam dasar kinerja Motor Bakar Torak

Untuk Perkenalan Saya: Soen,Peter Stanley 

Mahasiswa: Universitas Kristen Petra Surabaya

Jurusan : Teknik Mesin dan Prodi Otomotif 

Tugas Akhir: Penelitian di Jepang Sophia University (Lean-Burn Gasoline Engine Pre-chamber)

Dasar Teori Motor bakar

            Motor bakar adalah sebuah heat engine yang mengubah dari energi kimia (chemical energy) pada bahan bakar menjadi energi mekanik (mechanical energy). Energi kimia bahan bakar yang bercampur dengan udara, sehingga dikonversikan menjadi energi termal melalui pembakaran atau oksidasi (Gupta, 2012). Ada dua jenis motor bakar yang menghasilkan energi termal menjadi energi mekanik yaitu:

•    motor bakar pembakaran dalam (internal combustion engine)

Motor bakar pembakaran dalam merupakan jenis siklus tertutup. Penggunaan umumnya mesin seperti, motor bakar torak (reciprocating engine). Memiliki piston yang bergerak secara bolak-balik (reciprocate) di dalam silinder mesin. Proses pembakaran pada motor bakar pembakaran dalam berdasarkan aliran fluida (working fluid) didalam ruang bakar. Energi kimia pada bahan bakar akan bercampur dengan udara menghasilkan energi termal melalui pembakaran dan oksidasi. hasil proses pembakaran tersebut, temperatur dan tekanan gas didalam ruang bakar meningkat. Sehingga, di dalam ruang bakar yang bertekanan tinggi berekspansi dan mendorong torak dari gerak translasi output engine menjadi gerak rotasi pada poros engkol (rotating shaft). 

• motor bakar pembakaran luar (external combustion engine)

Motor bakar pembakaran luar merupakan jenis siklus terbuka. Penggunaan mesin seperti: mesin uap (steam engine) atau turbin gas (gas turbine). Energi kimia pada bahan bakar bercampur dengan udara di luar ruang bakar. energi termal yang di hasilkan dalam proses pembakaran  digunakan untuk meningkatkan tekanan uap air didalam boiler. Sistem perpipaan akan mengalirkan uap air melalui turbin yang terhubung dengan blade wing yang poros. Sehingga proses pembakaran tersebut melalui heat wall boiler untuk memanaskan fluida untuk menghasilkan energi rotasi pada poros turbine.

Klasifikasi internal combustion engine

Motor bakar pembakaran dalam dapat diklasifikasikan sebagai:

1. Siklus Termodinamika

Ada dua jenis internal combustion engine pada siklus termodinamika yaitu:

-  Gasoline engine dalam siklus termodinamika sebagai constant heat volume heat supplied  atau otto cycle

-  Diesel engine dalam siklus termodinamika sebagai Constant pressure heat supplied atau Diesel cycle

2. Sistem pengapian

Penggunaan motor bakar bensin proses pembakaran diawali campuran udara dengan bahan bakar kemudian memercikan melalui elektroda busi prinsip kerja ini sebagai Spark Ignition (SI). Sedangkan motor bakar diesel proses pembakaran diawali udara masuk di dalam ruang bakar dan melakukan proses langkah kompresi tinggi sehingga tekanan dan temperatur ruang bakar meningkat. Kemudian menginjeksikan bahan bakar  pada langkah akhir kompresi prinsip kerja ini sebagai Compression ignition (CI) engines.

3.  Sistem pendingin motor bakar

- water cooled engine pada mesin silinder dengan cara mengalirkan fluida cair (liquid) pada water jacket di sekililing mesin silinder.

- air cooled engine pada mesin silinder  dengan cara mengalirkan fluida udara (gas) di permukaan silinder.

4. Sistem saluran bahan bakar

            Sistem saluran bahan bakar pada motor bensin, maka udara harus bercampur dengan bahan bakar (supplied mixture) dan menghasilkan pembakaran. Penggunaan bahan bakar yang disalurkan melalui mesin. Sedangkan pada penggunaan motor diesel, bahan bakar diinjeksikan pada tekanan tinggi yang dikompresikan dengan temperatur dan tekanan yang tinggi.

            Penggunaan gasoline engine saluran bahan bakar berupa sistem karburator, Multi-point port Injection (MPI), dan single point throttle body injection. Pada penggunaan diesel engine saluran bahan yang disalurkan melalui injeksi bahan bakar dengan tekanan tinggi.

5.  Siklus kerja motor bakar

Siklus kerja motor bakar dapat diklasifikasikan yaitu siklus 2 langkah (2 strokes), dan  4 langkah (4 strokes).  Hal ini akan di jelaskan melalui 2.3 siklus kerja motor bakar pembakaran dalam.

2.3 Siklus Kerja Motor Bakar Pembakaran Dalam

            Prinsip kerja motor bakar pembakaran dalam terdapat siklus 2 langkah (2 strokes) dan 4 langkah (strokes).

1.   Siklus kerja motor bakar 2 langkah

 Gambar 2.1 prinsip kerja motor bakar torak 2 langkah

Sumber: buku Internal Combustion Fundamentals John. B. Heywood

-        Langkah Kompresi

Proses ini dimulai posisi BDC dimana piston tersebut menutup katup intake dan exhaust, campuran udara bahan bakar yang masuk melalui transfer port dilakukan langkah kompresi menuju TMA dan dipercikkan oleh busi. Kemudian pada saat bersamaan crankcase tersebut menarik udara melalui spring inlet valve.

     Pada penggunaan bahan bakar diesel mirip prinsip kerja motor bensin 2 tak, tetapi yang membedakan udara saja yang masuk melalui transfer port dan pemicu yang menghasilkan kerja dengan menggunakan injektor.

 

-        Langkah Kerja

Hasil proses pembakaran tersebut telah meningkatkan tekanan dan temperatur didalam ruang cylinder dan mendorong piston menuju BDC. Pada saat proses BDC hasil pembakaran tersebut di keluarkan melalui exhaust port dan gerakan poros engkol pada piston juga mengkompresikan campuran udara bahan bakar melalui crankcase kemudian masuk melalui transfer port dan dengan demikian selanjutnya dimulai lagi langkah pemasukan untuk siklus berikutnya.

 

2.   Siklus kerja motor bakar 4 langkah

Gambar 2.2 prinsip kerja motor bakar torak 4 langkah

Sumber: buku Rakesh Kumar Maurya Reciprocating Engine Combustion Diagnostics

-  Langkah hisap atau proses induksi.

Piston bergerak melalui TDC (Top Dead Center) menuju BDC (Bottom Dead Center) dengan posisi katup intake terbuka dan katup exhaust tertutup. Ketika piston bergerak menuju BDC terjadi penambahan volume ruang bakar, yang menghasilkan vacuum sehingga campuran udara dan bahan bakar mengalir masuk ke dalam silinder.

-        Langkah Kompresi

 Pada penggunaan motor bensin, katup masuk tertutup dan torak bergerak dari BDC ke TDC menekan campuran udara dan bahan bakar yang menimbulkan tekanan. Pada saat torak mendekati TMA, ditimbulkan percikan api listrik yang dihasilkan oleh busi dan percikan api listrik ini membakar campuran udara dan bahan bakar, sehingga mulai timbul pembakaran. Sedangkan,

Pada penggunaan motor diesel percikan yang menghasilkan kerja dengan menggunakan injector. Dengan tekanan yang tinggi pada injector dan proses kompresi dengan tekanan tinggi hal ini menghasilkan pembakaran secara spontan.

-        Langkah Kerja atau Ekspansi

Pada langkah ini, katup masuk tertutup dan torak bergerak dari TMB ke TMA menekan campuran udara dan bahan bakar yang menimbulkan tekanan. Pada saat torak mendekati TMA, ditimbulkan percikan api listrik yang dihasilkan oleh busi dan percikan api listrik ini membakar campuran udara dan bahan bakar, sehingga mulai timbul pembakaran.

Apabila penggunaan bahan bakar diesel maka, hanya udara yang masuk didalam katup masuk dan bergerak dari TMB ke TMA  pada saat torak mendekati TMA, maka injector akan memercikan bahan bakar sehingga timbul pembakaran.

-        Langkah Pembuangan

Katup buang terbuka dan gas sisa pembakaran ditekan keluar oleh torak yang bergerak ke TMA dan dengan demikian selanjutnya dimulai lagi langkah pemasukan untuk siklus berikutnya.