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
- 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.
- 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