APLIKASI TERMODINAMIKA PADA MESIN KENDARAAN BERMOTOR




Mesin 4 langkah dan mesin 2 langkah merupakan mesin pembakaran dalam yang paling banyak digunakan pada kendaraan bermotor. Meskipun sama-sama menggunakan piston, kedua mesin ini mempunyai cara kerja dan kosntruksi yang sangat berbeda. Konstruksi pada mesin 4 langkah lebih rumit daripada mesin 2 langkah.
A.    Mesin 4 Langkah
Mesin 4 langkah sesuai dengan namanya yaitu menggunakan 4 langkah piston untuk menyelesaikan satu siklus pembakaran. Diantaranya satu kali putaran noken as (camshaft), dua kali rotasi kruk as, dan empat kali naik-turun piston. Berikut adalah beberapa komponen yang ada pada mesin 4 langkah :

   
 Mesin 4 langkah memiliki cara kerja diantaranya hisap (intake), kompresi (compression), pembakaran (ignition), dan pembuangan (exhaust).
a)      Langkah Hisap (intake)
Pada langkah ini campuran udara dan bahan bakar masuk kedalam ruang silinder pada saat piston bergerak naik-turun. Langkah hisap mengalami beberapa proses yaitu :
·     Piston (seher) bergerak menuju Titik Mati Bawah (TMB) dari Titik Mati Atas (TMA)
·   Bensin masuk ke dalam ruang silinder piston melalui katup masuk dan katup buang tertutup
·   Bahan bakar dan udara dihisap pada saat piston berada di posisi TMB untuk masuk ke ruang silinder



b)      Langkah Kompresi (compression)
Dalam ruang silinder, ketika piston berada pada posisi TMA terjadi penyalaan bunga api oleh busi agar gas terbakar. Proses yang terjadi pada langkah kompresi yaitu :
·      Piston bergerak menuju TMA
·      Semua katup tertutup
·     Terjadi pemampatan bahan bakar didalam kubah pembakaran sehingga tekanan dan suhu naik
·       Busi menyalakan bunga api dan pembakaranpun terjadi

c)      Langkah Pembakaran
Gas hasil pembakaran yang bersuhu dan bertekanan tinggi menyebabkan piston bergerak dari TMB menuju TMA. Proses yang terjadi pada langkah pembakaran yaitu :
·   Percikan bunga api pada busi menghasilkan ledakan sehingga membuat piston kembali menuju TMB
·    Katup masuk tertutup dan katup buang terbuka sebagian (hanya sedikit)
·    Piston mengalami gerak bolak balik sehingga menghasilkan energi gerak yang dikonfersi menjadi energi rotasi pada poros crankshaft
d)      Langkah Pembuangan
Membuang gas-gas sisa pembakaran melalui katup pembuangan. Proses yang terjadi pada langkah pembuangan yaitu :
·         Piston bergerak menuju TMA
·         Katup buang terbuka sempurna
·     Gas hasil pembakaran ditekan oleh piston pada saat piston di posisi TMA melalui saluran buang menuju knalpot
                                     
               Gambar 1: Hisap                      Gambar 2: kompresi                  Gambar 3: Pembakaran            

 

Gambar 4: Pembuangan





B.     Mesin 2 Langkah
Berbeda dengan mesin 4 langkah, mesin ini  hanya memerlukan 2 langkah untuk menyelesaikan 1 siklus, dimana pada setiap langkahnya terjadi dua proses sekaligus. Komponen-komponen yang digunakan pada mesin 2 langkah lebih sederhana dibanding mesin 4 langkah. Komponen-komponen yang ada pada mesin 2 langkah sebagai berikut :

                                                   

Mesin 2 langkah tidak memakai katup (valve) dan juga noken as (camshaft). Ini salah satu keunggulan mesin 2 langkah karena tidak memakan banyak biaya produksi dan juga lebih ringan dibanding mesin 4 langkah.
Mesin 2 langkah memiliki cara kerja yang lebih sederhana dibandingkan mesin 4 langkah. Berikut adalah cara kerja mesin 2 langkah
a)      Hisap dan kompresi
Bergeraknya piston dari TMB menuju TMA
· Terjadi penurunan tekanan pada ruang-ruang bagian bawah piston (crankcase).
·    Campuran bahan bakar, udara, dan juga pelumas terhisap masuk kedalam crankcase.
·    Disaat yang bersamaan, piston menutup saluran buang.
·   Terjadi kompresi pada bagian atas piston karena menururnnya volume  ruang bakar.
·    Campuran bahan bakar, udara, dan pelumas mengalami kenaikan tekanan dan temperatur
·   Busi mengeluarkan percikan bunga api sesaat sebelum piston mencapai TMA.

b)      Pembakaran dan buang
Bergeraknya piston dari TMA menuju TMB
·       Terjadinya pembakaran di ruang bakar.
·       Ledakan yang dihasilkan pada pembakaran menyebabkan terdorongnya piston dari TMA menuju TMB.
·        Gerakan piston menyebabkan kenaikan tekanan pada crankcase.
·       Ketika transfer port terbuka, campura udara, bahan bakar, dan pelumas yang berada pada piston bagian bawah terdorong masuk ke ruang bakar melalui transfer port.
·       Campuran udara, bahan bakar, dan pelumas yang masuk kedalam ruang pembakaran akan mendorong sisa pemnbakaran keluar melalui saluran pembuangan menuju knalpot dan kembali ke siklus pertama.
      Siklus pertama dan kedua terjadi sangat cepat

    
Aplikasi termodinamika
  1. Energi kimia dalam bensin dan energi dalam udara berubah menjadi kalor pada saat proses pembakaran berlangsung. Energi mekanik yang berasal dari energi kalor  menggerakan piston dan poros noken as (camshaft), sebagian kalor dilepaskan melalui pipa pembuangan. Kendaraan kemudian dapat bergerak karena adanya perubahan energi gerak dari energi mekanik yang menggerakkan piston dan noken as (camshaft), berubah menjadi energi mekanik yang dapat menggerakkan kendaraan, sehingga kendaraan dapat berjalan, dan sebagian kecil energi mekanik  berubah menjadi kalor  karena adanya gesekan pada ruang bakar silinder.
  2. Proses dari langkah kompresi adiabatik bertujuan untuk menaikkan tekanan uap bensin dan campuran udara. Proses pembakaran pada tekanan yang tinggi akan menghasilkan suhu, tekanan dan juga gaya dorong yang sangat besar. 

Sumber : 
  • http://fastnlow.net/cara-kerja-mesin-2-tak-dan-4-tak/
  • https://www.otoflik.com/cara-kerja-mesin-2-tak/

Komentar

Archive

Formulir Kontak

Kirim