Makalah Motor Bensin 2 Tak [PDF]

Citation preview

Makalah Prinsip Kerja Mesin Motor Bensin Dua Tak dan Komponennya



Disusun Oleh : 1. Fachry Amin Hidayat 2. Muhammad Daffa Alghaffari 3. Muhammad Zulfikar Al Aziz



D3 Mesin Otomotif



Fakultas Teknik Universitas Negeri Malang Malang 2019



A. Pengertian Umum Mesin Motor Bensin Motor bensin pertama kali ditemukan pada tahun 1876. Motor bensin yang ditemukan oleh Otto menggunakan siklus empat langkah. Dengan penjelasan, setiap empat kali langkah piston menghasilkan satu kali kerja atau tenaga. Sehingga motor empat langkah seringkali disebut dengan sebutan motor Otto. Penemuan Otto ini bukanlah penemuan motor bensin yang pertama, karena sebelumnya, Etiene Lenoir telah menemukan motor bensin yang bersiklus dua langkah pada tahun 1869. Namun, Otto memandang bahwa motor bensin dua langkah tersebut memiliki efisiensi yang rendah, karena memiliki kompresi yang rendah. Untuk itu, Otto memandang perlu adanya langkah kompresi terlebih dahulu sebelum bahan bakar dinyalakan. Prinsip kerja motor bakar adalah perubahan dari energi thermal menjadi energi mekanis. Panas yang dihasilkan oleh pembakaran bahan bakar yang terjadi di dalam ruang bakar. Proses pembakaran terjadi dalam ruang bakar pada tekanan yang sangat tinggi, sehingga ada pemampatan dalam ruang bakar. Pembakaran dilakukan oleh busi yang dihubungkan dengan sumberdaya tegangan yang sangat tinggi, sehingga busi dapat menghasilkan loncatan bunga api listrik. Loncatan bunga api listrik tersebut membakar udara dan bahan bakar yang telah dimampatkan dalam ruang bakar, sehingga mengakibatkan terjadinya ledakan. Ledakan tersebut mendorong piston dari titik mati atas (TMA) untuk bergerak menuju titik mati bawah (TMB), sehingga mengakibatkan poros engkol berputar, yang berupa gerak lurus piston dan gerak putar poros engkol melalui batang penghubung yang menghasilkan sebuah daya kerja. Dari putaran poros engkol tersebut, dapat digunakan untuk berbagai keperluan, misalnya menggerakkan pompa, kompresor, generator, dan lain sebagainya.



B. Klasifikasi Motor Bensin Menurut prinsip kerjanya motor bensin dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu motor bensin 2 langkah (tak) dan motor bensin 4 langkah (tak) 



Mesin 2 tak



Satu hal yang perlu kita pahami pada mekanisme mesin 2-tak adalah mesin jenis ini mempunyai dua buah ruang, yaitu ruang crankcase dan ruang pembakaran. Ruang crankcase berfungsi menampung campuran bahan bakar yang masuk Pada mesin 2-tak, satu siklus pembakaran terjadi dua langkah piston, yaitu langkah upstroke dan downstroke 



Mesin 4 tak



Tidak berbeda jauh dengan mesin 2-tak, mesin jenis ini juga memiliki prinsip pembakaran yang sama. Akan tetapi, cara atau mekanisme yang diterapkan dalam mesin 4-tak memiliki spesifikasi langkah dari setiap tahapan dari proses pembakaran. Langkah tersebut diantaranya, langkah



hisap, langkah kompresi, langkah pembakaran dan langkah pembuangan. Jadi, selama satu siklus pembakaran, mesin tersebut mengalami 4 langkah gerakan.



C. Prinsip kerja motor bensin 2 tak Berikut akan diterangkan mengenai prinsip kerja mesin bensin. Pertama, campuran udara dan bensin di hisap kedalam silinder, kemudian dikompresikan oleh torak saat begerak naik, apabila campuran udara dan bensin terbakar dengan adanya api dari busi yang panas sekali, maka akan menghasilkan tekanan gas pembakaran yang besar di dalam silinder. Tekanan gas pembakaran ini mendorong torak kebawah, yang menggerakan torak turun naik dengan bebas di dalam silinder. Dari gerak lurus (naik turun) torak dirubah menjadi gerak putar pada poros engkol melalui batang torak. Gerak putar inilah yang menghasilkan tenaga pada mesin. Posisi tertinggi yang di capai torak di dalam silinder di sebut titik mati atas (TMA), dan posisi terendah yang di capai torak disebut titik mati bawah (TMB). Jarak bergeraknya torak antara TMA dan TMB di sebut langkah torak (stroke). Campuran udara dan bensin dihisap kedalam silinder dan gas yang telah terbakar harus keluar, dan ini harus berlangsung secara tetap. Pekerjaan ini dilakukan dengan adanya gerak torak yang turun naik di dalam silinder. Proses menghisap campuran udara dan bensin kedalam silinder, mengkompresikan, membakarnya, dan mengeluarkan gas bekas dari silinder, disebut satu siklus. Prinsip kerja motor mesin 2 langkah dalam 1 kali siklus kerja dapat dijelaskan sebagai berikut : 1. Langkah isap dan kompresi Piston bergerak ke atas, ruang dibawah piston menjadi vakum dan hampa udara, akibatnya udara dan campuran bahan bakar terisap masuk kedalam ruang didalam piston. Sementara di bagian ruang atas piston terjadi langkah kompresi, sehingga udara dan campuran bahan bakar yang sudah berada di atas ruang atas piston suhu dan tekanannya menjadi naik. Pada saat 10-5 derajat sebelum TMA, busi memercikan bunga api, sehingga campuran udara dan bahan bakar yang telah naik temperatur dan tekanannya menjadi terbakar dan meledak Piston bergerak dari TMA ke TMB. 1. Pada saat piston bergerak dari TMA ke TMB, maka akan menekan ruang bilas yang berada di bawah piston. Semakin jauh piston meninggalkan TMA menuju TMB, tekanan di ruang bilas semakin meningkat. 2. Pada titik tertentu, piston (ring piston) akan melewati lubang pembuangan gas dan lubang pemasukan gas. Posisi masing-masing lubang tergantung dari desain perancang. Umumnya ring piston akan melewati lubang pembuangan terlebih dahulu. 3. Pada saat ring piston melewati lubang pembuangan, gas di dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan.



Pada saat ring piston melewati lubang pemasukan, gas yang tertekan dalam ruang bilas akan terpompa masuk dalam ruang bakar sekaligus mendorong gas yang ada dalam ruang bakar keluar melalui lubang pembuangan. 5. Piston terus menekan ruang bilas sampai titik TMB, sekaligus memompa gas dalam ruang bilas masuk ke dalam ruang bakar 4.



2. Langkah usaha dan buang Hasil dari pembakaran tadi membuat piston bergerak ke bawah. Pada saat piston terdorong ke bawah/bergerak ke bawah, ruang dibawah piston menjadi dimampetkan/dikompresikan. Sehingga campuran udara dan bahan bakar yang berada dibawah ruang piston menjadi terdesak keluar dan naik keruang atas piston melalui saluran bilas. Sementara sisa hasil pembakaran tadi akan terdorong ke luar dan keluar menuju saluran buang, kemudian menuju knalpot. Langkah kerja ini terjadi berulang ulang selama mesin hidup. Piston bergerak dari TMB ke TMA. 1. Pada saat piston bergerak TMB ke TMA, maka akan menghisap gas hasil percampuran udara, bahan bakar dan pelumas masuk ke dalam ruang bilas. Percampuran ini dilakukan oleh karburator atau sistem injeksi. (Lihat pula:Sistem bahan bakar) 2. Saat melewati lubang pemasukan dan lubang pembuangan, piston akan mengkompresi gas yang terjebak dalam ruang bakar. 3. Piston akan terus mengkompresi gas dalam ruang bakar sampai TMA. 4. Beberapa saat sebelum piston sampai di TMA, busi menyala untuk membakar gas dalam ruang bakar. Waktu nyala busi sebelum piston sampai TMA dengan tujuan agar puncak tekanan dalam ruang bakar akibat pembakaran terjadi saat piston mulai bergerak dari TMA ke TMB karena proses pembakaran sendiri memerlukan waktu dari mulai nyala busi sampai gas terbakar dengan sempurna.



D. Istilah Penting Dalam Mesin 2 tak  



TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre): Posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft). TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre): Posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).



 



Ruang bilas yaitu ruangan di bawah piston dimana terdapat poros engkol (crankshaft). Sering disebut sebagai bak engkol (crankcase) berfungsi gas hasil campuran udara, bahan bakar dan pelumas bisa tercampur lebih merata. Pembilasan (scavenging) yaitu proses pengeluaran gas hasil pembakaran dan proses pemasukan gas untuk pembakaran dalam ruang bakar.



E. Kelebihan dan kekurangan Kelebihan mesin dua tak : Dibandingkan mesin empat tak, kelebihan mesin dua tak adalah : 1. Mesin dua tak lebih bertenaga dibandingkan mesin empat tak. 2. Mesin dua tak lebih kecil dan ringan dibandingkan mesin empat tak.  Kombinasi kedua kelebihan di atas menjadikan rasio berat terhadap tenaga (power to weight ratio) mesin dua lebih baik dibandingkan mesin empat tak. 3. Mesin dua tak lebih murah biaya produksinya karena konstruksinya yang sederhana. Meskipun memiliki kelebihan tersebut di atas, jarang digunakan dalam aplikasi kendaraan terutama mobil karena memiliki kekurangan. Kekurangan mesin dua tak : Kekurangan mesin dua tak dibandingkan mesin empat tak Efisiensi mesin dua tak lebih rendah dibandingkan mesin empat tak. 1) Mesin dua tak memerlukan oli yang dicampur dengan bahan bakar (oli samping/two stroke oil) untuk pelumasan silinder mesin. a. Kedua hal di atas mengakibatkan biaya operasional mesin dua tak lebih tinggi dibandingkan mesin empat tak. 2) Mesin dua tak menghasilkan polusi udara lebih banyak, polusi terjadi dari pembakaran oli samping dan gas dari ruang bilas yang terlolos masuk langsung ke lubang pembuangan. 3) Pelumasan mesin dua tak tidak sebaik mesin empat tak, mengakibatkan usia suku cadang dalam komponen ruang bakar relatif lebih rendah.



F. Komponen Mesin Bensin 2 Tak Komponen Mesin 2 tak - Pada sebuah kendaraan mesin bisa diartikan sebagai jantung sebagai pusat pemompa tenaga kendaraan. Pada komponen mesin inilah awal dari proses berjalannya sebuah mobil. Tanpa mesin, maka sebuah mobil tidak akan berjalan kecuali ada sumber energi lain seperti motor listrik misalnya. Tapi, secara umum kendaraan bermotor yang digunakan saat ini memakai sumber tenaga motor bakar. Motor bakar sebenarnya juga tidak bisa menghasilkan energi karena memang energi tidak bisa dibuat. Tapi mesin ini merupakan komponen untuk melakukan konversi energi dari minyak



(bensin) menjadi energi gerak (putaran). Bagaimana caranya ? Untuk membahas hal ini kita mengenal dengan siklus mesin 2 tak dan siklus mesin 4 tak. Apa artinya ?  Siklus mesin 2 tak (two-stroke-engine), adalah sebuah siklus yang terjadi pada sekali putaran engkol untuk melakukan pembakaran sekaligus konversi energi. Segingga setiap siklus pada motor 2 tak hanya berlangsung satu putaran.  Siklus mesin 4 tak (four-stroke-engine), adalah sebuah siklus yang memiliki tahapan lebih panjang karena dalam sekali proses pembakaran/siklus terdiri dari dua kali putaran engkol. Tentu, antara mesin 2 tak dan 4 tak itu memiliki perbedaan meski bahan bakarnya sama. Salah satunya pada output, emisi yang dihasilkan dan komponen yang berinteraksi. Dalam artikel ini, akan kita bahas komponen apa saja yang berpengaruh pada siklus motor 2 tak beserta masing-masing fungsinya. Komponen Mesin Bensin 2 Tak



img by auto.ndtv.com



1. Blok mesin



Sama halnya seperti mesin 4 tak, blok silinder dipakai sebagai tempat untuk melakukan perubahan energi dari proses pembakaran hingga menghasilkan energi putar. Fungsi utama blok silinder ini yakni sebagai tempat piston untuk naik turun. Seperti namanya, bentuk komponen ini seperti rongga silinder, didalam rongga inilah piston beraksi. 2. Head cylinder Kepala silinder memiliki dua fungsi yakni sebagai penutup rongga silinder dan sebagai tempat terjadinya pembakaran. Secara teori, pembakaran mesin memang terjadi pada ruang bakar, tapi posisi ruang bakar ini ada di kepala silinder. Sehingga bisa dikatakan bahwa kepala silinder merupakan komponen terjadinya pembakaran mesin. 3. Piston Piston adalah komponen berbentuk tabung dengan diameter tertentu. Diameter piston ini pastinya lebih kecil daripada diameter rongga silinder, karena posisi piston ada didalam rongga silinder. Fungsinya untuk mengatur besar kecilnya volume ruang bakar. Pada blok silinder, piston hanya bergerak naik turun. Tapi gerakan naik turun itu bisa menyebabkan beberapa kondisi, jika piston bergerak turun maka volume ruang bakar akan membesar dan ini membuat campuran bensin dan udara tersedit masuk kedalam ruang bakar. Ketika piston bergerak ke atas maka volume ruang bakar akan mengecil, kondisi ini menyebabkan campuran udara dan bahan bakar yang sebelumnya masuk ke ruang bakar akan dikompresi. Hasilnya temperatur dan tekanan gas itu meningkat, jika ada percikan api sedikit saja maka gas ini akan terbakar. Dan terjadilah proses pembakaran. Tapi, karena diameter piston itu lebih kecil daripada rongga silinder maka akan terjadi kebocoran udara dari ruang bakar menuju sela-sela piston saat piston naik. Untuk mengatasi ini, ada tiga buah ring yang berada pada dinding piston. Ring ini bersifat elastis sehingga bisa menempel pada permukaan silinder. Melalui ring ini, kebocoran gas saat kompresi akan dicegah.



4. Batang piston Batang piston atau connecting rod berada dibawah piston dan diatas poros engkol. Fungsinya hanya satu yakni menghubungkan gerak naik turun piston ke poros engkol. Meski fungsinya hanya satu, tapi komponen ini tidak boleh disepelekan. Saat pembakaran terjadi, maka energi expansi pembakaran akan mendorong piston kearah bawah dengan daya yang tidak kecil. Batang piston dituntut mampu menghantarkan daya dorong ini ke poros engkol tanpa bengkok. Oleh karena itu, connecting rod terbuat dari besi.



5. Poros engkol Poros engkol pada prinsipnya sama seperti kayuhan pada sepeda. Fungsinya untuk mengubah arah gerakan dari awalnya naik turun menjadi gerakan rotasi. Saat kita mengayuh sepeda, tanpa sadar kita telah mengubah gerakan naik turun kaki menjadi gerakan putar. Pada mesin, kaki diasumsikan sebagai piston dan connecting rod. Sama halnya seperti batang penghubung, poros engkol juga dituntut kuat untuk menahan dorongan hasil pembakaran dan kuat membalikan putaran agar piston mampu kembali bergerak naik. Untuk itulah, pada motor silinder tunggal biasanya desain poros engkol akan disertai dengan pemberat agar putarannya stabil. 6. Intake port Fungsi saluran ini adalah tempat untuk masuknya campuran udara dan bensin menuju ruang engkol. Mengapa menuju ke ruang engkol ? karena pada siklus dua tak, campuram bensim dan udara akan disalurkan ke ruang bakar ketika selesai proses pembakaran. Gerakan piston kearah bawah akan mendorong gas ini bergerak ke atas melalui saluran transfer. Yang beda dari mesin 4 tak adalah tak adanya mekanisme katup pada motor bakar 2 tak. Hal itu karena saluran intake secara langsung terhubung dengan ruang engkol. Dalam mesin dua tak baik ruang bakar atau ruang diatas piston dan ruang engkol yang terletak dibawah piston akan berpengaruh terhadap gerakan piston. Ketika piston bergerak ke atas, maka pembesaran volume pada ruang engkol akan menyedot udara dan bensin masuk ke ruang engkol, ketika piston kembali lagi ke bawah maka dinding piston akan menutup saluran intake dan gas 7. Exhaust port Sama halnya seperti intake port, exhaust port merupakan saluran yang menghubungkan ruang bakar dengan knalpot mesin. Fungsinya, sebagai saluran buang dari gas sisa pembakaran. Saluran ini juga tidak memiliki mekanisme katup karena memanfatkan pergerakan piston untuk buka tutup saluran. Lokasinya, berada diatas saluran intake, dan saluran ini akan terbuka secara otomatis ketika piston bergerak kebawah. Ini menyebabkan gas sisa pembakaran keluar karena dorongan udara dari ruang engkol yang didorong gerakan piston ke arah bawah. 8. Transfer port Sementara saluran transfer merupakan saluran khusus yang menghubungkan ruang bakar



dengan ruang engkol. Sama seperti dua saluran diatas saluran ini juga tidak dilengkapi mekanisme katup. Hanya menggunakan pergerakan piston untuk mengatur pembukaan dan penutupan saluran. Fungsi saluran ini adalah sebagai tempat mengalirnya campuran udara dan bensin yang berada pada ruang engkol menuju ruang bakar. Bagaimana cara kerjanya ? yakni dengan memanfaatkan gerakan piston, saat piston bergerak kebawah otomatis transfer port terbuka. Sementara saluran intake akan tertutup. Dan gerakan piston ini menimbulkan dorongan diruang engkol sehingga udara didalam ruang engkol akan terdorong naik melalui saluran transfer. 9. Spark plug/busi Busi, fungsinya sebagai pemercik api padsa motor bakar bensin. Baik mesin 4 tak atau 2 tak menggunakan busi sebagai pemicu pembakaran. Busi ini bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi api, bagaimana caranya ? Sebenarnya, api dan listrik itu sama-sama bersifat membakar sehingga untuk melakukan pembakaran mesin hanya perlu ditingkatkan tegangan listriknya agar listrik yang terbentuk bisa berwujud percikan api. Secara umum busi 4 tak dan 2 tak sama, tapi lokasi busi pada mesin 2 tak terletak diatas central ruang bakar. Sehingga pembakaran akan lebih terpusat ditengah dan dayanya akan lurus vertikal kebawah. Tapi, kelemahan motor 2 tak yakni terkait tingkat pemakaian bensin dan emisinya sangat buruk. Hal itu karena pada mesin ini pembakaran terjadi setiap putaran engkol sementara mesin 4 tak melakukan pembakaran selama dua putaran engkol sehingga penggunaan bensin dua kali lebih boros daripada mesin 4 tak. Sementara emisi, dipenuhi dengan asap putih yang berasal dari oli samping. Oli samping adalah oli cadangan yang melumasi ruang engkol, tapi oli tersebut akan masuk ke ruang bakar saat piston bergerak kebawah. Sehinggga oli akan terbakar dan hasilnya asap putih. Oleh sebab itu, saat ini tidak ada mesin 2 tak yang diteruskan untuk diproduksi. Terakhir Kawasaki Ninja RR telah menghentikan produksi mesin 2 tak. Demikian artikel lengkap mengenai nama komponen mesin 2 tak dan fungsinya semoga bisa menambah wawasan otomotif kita dan bermanfaat bagi kita semua .