konsep motor bakar

KONSEP MOTOR BAKAR

Disusun oleh :

Nama : Roy Asep Prastyo Rindiyanto

NIM : 5202414042

Prodi/Rombel : Pendidikan Teknik Otomotif/Rombel 1

Mata Kuliah : Motor Bakar

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2015

i

KONSEP MOTOR BAKAR

Disusun oleh :

Nama : Roy Asep Prastyo Rindiyanto

NIM : 5202414042

Prodi/Rombel : Pendidikan Teknik Otomotif/Rombel 1

Mata Kuliah : Motor Bakar

TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2015

ii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ........................................................................................................ i

DAFTAR ISI .................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................................... iii

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................. 1

Latar Belakang....................................................................................................... 1

Rumusan Permasalahan ........................................................................................ 2

Tujuan ...................................................................................................................... 2

BAB II PEMBAHASAN.................................................................................................. 3

Pengertian Motor Bakar ....................................................................................... 3

Jenis-Jenis Motor Bakar ....................................................................................... 4

Cara Kerja Motor Bakar ...................................................................................... 9

BAB III PENUTUP .......................................................................................................... 12

Kesimpulan.............................................................................................................. 12

Saran........................................................................................................................ 12

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 13

iii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.Klasifikasi Motor Bakar ................................................................................... 1

Gambar 2.Konstruksi Mesin Bensin dan Mesin Diesel ..................................................... 4

Gambar 3.Blok Silinder ...................................................................................................... 5

Gambar 4.Kepala Silinder dan Mekanisme Katup ............................................................ 5

Gambar 5.Konstruksi Torak/Piston .................................................................................... 6

Gambar 6.Konstruksi Batang Torak/Piston........................................................................ 6

Gambar 7.Poros Engkol ..................................................................................................... 7

Gambar 8.Roda Penerus..................................................................................................... 8

Gambar 9.Mesin Otto (Bensin) dan Mesin Diesel 4 Langkah ........................................... 9

Gambar 10.Mesin Bensin 2 Langkah ................................................................................. 11

1

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Motor Bakar sebagai salah satu suber penggerak telah banyak diketahui dan

dimanfaatkan oleh sebagian besar masyarakat, baik sebagai penggerak kendaraan bermotor

maupun penggerak lainnya.

Motor Bakar mencakup jenis-jenis motor bakar, baik itu Mesin Pembakaran Dalam

(Internal Combustion Engine) dan Mesin Pembakaran Luar (External Combustion Engine).

Mesin Pembakaran Dalam merupakan mesin yang sumber energinya berasal dari mesin itu

sendiri dan pembakarannya terjadi dalam mesin, mencakup mesin bensin, mesin diesel, mesin

jet dan sebagainya. Sedangkan Mesin Pembakaran Luar adalah mesin yang sumber eneginya

berasal dari luar mesin seperti mesin uap, mesin turbin uap dan sebagainya.

Gambar 1. Klasifikasi Motor Bakar

(Sumber : New Step 1 Training Manual, Toyota Astra Motor)

Motor Bakar merupakan salah satu mata kuliah yang harus dikuasai oleh mahasiswa

teknik mesin terutama mahasiswa teknik otomotif. Di Universitas Negeri Semarang, mata

kuliah Motor Bakar diajarkan kepada mahasiswa Pendidikan Teknik Otomotif S1 di semester

3.

2

2. Rumusan Permasalahan

Berdasarkan latar belakang tersebut, dirumuskan beberapa permasalahan sebagai

berikut:

a. Apakah yang dimaksud dengan motor bakar ?

b. Seperti apa jenis-jenis dari motor bakar ?

c. Bagaimana cara kerja dari motor bakar ?

3. Tujuan

Adapun tujuan dari penyusunan makalah ini adalah sebagai berikut :

a. Agar mahasiswa lebih memahami tentang konsep, jenis-jenis dan cara kerja motor

bakar.

b. Sebagai salah satu bahan belajar untuk mahasiswa dalam proses pembelajaran

Motor Bakar.

c. Memenuhi tugas mata kuliah Motor Bakar.

3

BAB II

PEMBAHASAN

1. Pengertian Motor Bakar

Dalam dunia otomotif, suatu kendaraan untuk dapat bergerak memerlukan sumber

tenaga dari luar. Sumber dari luar yang menghasilkan tenaga disebut mesin. Mesin merupakan

alat yang merubah sumber tenaga panas, listrik, air, angin, tenaga atom, atau sumber tenaga

lainnya menjadi tenaga mekanik (Mechanical Energy). Mesin yang merubah tenaga panas

menjadi tenaga mekanik disebut motor bakar (Thermal Engine). Motor bakar secara garis

besar motor bakar diklasifikasikan menjadi dua macam yaitu Motor Pembakaran Dalam

(Internal Combustion Engine) dan Motor Pembakaran Luar (External Combustion Engine).

Motor Pembakaran Dalam yaitu mesin yang menghasilkan tenaga panas dari mesin itu

sendiri, contohnya mesin bensin, mesin diesel, mesin roket, mesin jet dan sebagainya.

Sedangkan Motor Pembakaran Luar adalah mesin yang menggunakan tenaga panas dari luar

mesin itu sendiri, contohnya mesin uap, turbin uap dan sebagainya. (New Step 1 Training

Manual, Toyota Astra Motor, bab 3 hal 1).

Menurut Winarno Dwi Rahardjo (Mesin Konversi Energi, 2014 : 12), Motor Bakar

merupakan salah satu jenis mesin penggerak yang banyak dipakai dengan memanfaatkan

energi kalor dari proses pembakaran menjadi energi mekanik. Motor Bakar merupakan salah

satu jenis mesin kalor yang proses pembakarannya terjadi dalam motor bakar itu sendiri

sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus sebagai fluida kerjanya. Mesin yang bekerja

dengan cara seperti seperti tersebut disebut mesin pembakaran dalam. Adapun mesin kalor

yang cara memperoleh energi dengan dengan proses pembakaran di luar disebut mesin

pembakaran luar. Sebagai contoh mesin uap, dimana energi kalor diperoleh dari pembakaran

luar, kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui dinding pemisah.

Jadi dapat disimpulkan Motor Bakar adalah suatu alat/perangkat yang menghasilkan

energi kalor dari proses pembakaran dan mengubahnya menjadi energi mekanik untuk

selanjutnya digunakan secara luas misalnya untuk penggerak kendaraan ataupun penggerak

lain. Motor Bakar diklasifikasikan menjadi dua kelompok besar yaitu Motor Pembakaran

Dalam dan Motor Pembakaran Luar.

4

2. Jenis-Jenis Motor Bakar

Seperti yang sudah dibahas sebelumnya motor bakar diklasifikasikan dalam dua

kelompok besar yaitu Motor Pembakaran Dalam dan Motor Pembakaran Luar. Dalam

makalah ini saya hanya akan membahas tentang Motor Pembakaran Dalam yang sudah umum

yaitu Mesin Bensin dan Mesin Diesel 4 langkah.

Mesin Pembakaran Dalam memiliki kelebihan dibandingkan motor bakar seperti

konstruksinya yang sederhana, tidak memerlukan fluida kerja yang banyak dan efisiensi

totalnya lebih tinggi. Sedangkan Mesin Pembakaran Luar keuntungannya adalah bahan bakar

yang digunakan lebih beragam, mulai dari bahan bakar padat sampai bahan bakar gas,

sehingga mesin pembakaran luar banyak dipakai untuk keluaran daya yang besar dengan

bahan bakar murah. Pembangkit tenaga listrik banyak menggunakan mesin uap. Untuk

kendaraan transport mesin uap tidak banyak dipakai dengan pertimbangan konstruksi yang

besar dan memerlukan fluida kerja yang banyak (Winarno Dwi R., 2014 : 12). Bisa kita lihat

contohnya seperti pada kereta uap, pada bagian lokomotif ukurannya sangat besar mulai dari

tungku pemanas air, pipa penyaluran uap air sampai bagian piston yang berfungsi untuk

menggerakkan roda-roda kereta uap. Jika dibandingkan dengan motor bensin ataupun motor

diesel, keduanya lebih sedikit memakan tempat dan konstruksniya lebih sederhana daripada

mesin uap pada kereta uap.

Gambar 2. Konstruksi Mesin Bensin dan Mesin Diesel (Sumber : New Step 1 Training Manual, Toyota Astra Motor)

Secara garis besar mesin bensin dan diesel mempunyai konstruksi yang sama (Gambar

2), seperti Blok Silinder, Kepala Silinder, Torak/Piston, Batang Torak, Poros Engkol,

Mekanisme Katup dan Roda Penerus, yang membedakan hanyalah cara pencampuran Bahan

Bakar dan Udara, serta proses penyalaan/pembakaran campuran udara dan bahan bakar.

5

Gambar 3. Blok Silinder


Blok Silinder (Gambar 3) merupakan inti dari sebuah mesin sebagai tempat terjadinya

langkah hisap, kompresi, usaha dan buang pada mesin yang terbuat dari besi tuang, namun

belakangan ini untuk mesin-mesin keluaran baru lebih banyak menggunakan blok dari bahan

aluminium dengan pertimbangan berat yang lebih ringan dan kemampuan meradiasikan panas

yang lebih baik daripada blok sari bahan besi tuang (New Step 1 Training Manual, Toyota

Astra Motor, bab 3 hal 6)..Namun pada mesin diesel masih menggunakan blok dari besi tuang

karena alasan mesin diesel memiliki temperatur, tekanan dan getaran yang lebih besar dari

mesin bensin, sehingga blok dari besi tuang lebih tepat untuk mesin diesel.

Gambar 4. Kepala Silinder dan Mekanisme Katup


6

Kepala Silinder (Gambar 4) ditempatkan di bagian atas blok silinder (New Step 1

Training Manual, Toyota Astra Motor, bab 3 hal 7). Untuk mesin bensin pada kepala silinder

terdapat ruang bakar sebagai tempat pembakaran campuran udara dan bensin, sedangkan pada

mesin diesel ruang bakar biasanya beada pada piston berupa lubang di kepala piston.

Gambar 5. Konstruksi Torak/Piston (Sumber : New Step 1 Training Manual, Toyota Astra Motor)

Torak/Piston bergerak naik turun di dalam silinder untuk melakukan langkah hisap,

usaha, kompresi dan buang. Fungsi utama torak untuk menerima tekanan pembakaran dan

meneruskan tekanan untuk memutar poros engkol melalui batang torak (Connecting Rod).

Pada umumnya torak dibuat dari bahan aluminium, selain lebih ringan radiasi panasnya juga

lebih baik daripada material lainnya (New Step 1 Training Manual, Toyota Astra Motor, bab

3 hal 11).

Gambar 6. Konstruksi Batang Torak/Piston


7

Batang torak/Connecting Rod (Gambar 6) menghubungkan torak ke poros engkol dan

selanjutnya meneruskan tenaga yang dihasilkan oleh torak ke poros engkol (New Step 1

Training Manual, Toyota Astra Motor, bab 3 hal 16).

Gambar 7. Poros Engkol (Sumber : New Step 1 Training Manual, Toyota Astra Motor)

Tenaga yang dihasilkan oleh piston dari proses pembakaran berupa gerak naik-turun,

maka digunakan poros engkol (Gambar 7) untuk merubah gerak bolak balik piston menjadi

gerak putar. Poros Engkol menerima beban yang besar dari piston dan batang piston serta

berputar pada kecepatan tinggi. Dengan alasan tersebut poros engkol umumnya dibuat dari

baja karbon dengan tingkatan dan daya tahan tinggi (New Step 1 Training Manual, Toyota

Astra Motor, bab 3 hal 16). Untuk mesin diesel biasanya bahan yang digunakan lebih kuat

dan lebih berat daripada mesin bensin karena pertimbangan kekuatan dan ketahanan terhadap

kompresi mesin diesel yang lebih tinggi dari mesin bensin.

Pada mesin 4 langkah, baik itu mesin bensin maupun mesin diesel terdapat mekanisme

katup (Gambar 4) untuk mengatur masuknya campuran udara dan bahan bakar (mesin besin),

udara saja (mesin diesel) serta keluarnya gas buang sisa pembakaran. Kerja katup hanya

dibutuhkan pada dua langkah yaitu hisap dan buang sedang pada langkah usaha dan kompresi

posisi katup dalam keadaan menutup. Dalam buku New Step 1, mekanisme gerak katup

diatur sedemikian rupa sehingga sumbu nok (Camshaft) berputar satu kali untuk

menggerakkan katup hisap dan katup buang setiap dua kali putaran poros engkol. Jadi dalam

empat putaran poros engkol katup bergerak dua kali untuk membuka saluran yaitu satu kali

pada saat langkah hisap dimana katup in terbuka dan satu kali pada langkah buang dimana

katup ex yang membuka.

8

Gambar 8. Roda Penerus


Roda Penerus menerima tenaga putar (rotational forces) dari poros engkol selama

langkah usaha dan menyimpannya selama langkah lainnya kecuali langkah usaha, oleh sebab

itu roda penerus berputar terus menerus. Hal ini menyebabkan mesin berputar dengan lembut

yang diakibatkan getaran tenaga yang dihasilkan (New Step 1 Training Manual, Toyota Astra

Motor, bab 3 hal 17). Jadi dapat dikatakan roda penerus berfungsi sebagai penyeimbang

(balacer) dari putaran mesin agar mesin dapat berputar lembut dan terus menerus dan tidak

kehilangan tenaga selama langkah selain langkah usaha.

Untuk pemasukan dan pencampuran bahan bakar dan udara pada mesin bensin

konvensional memakai sistem karburasi oleh karburator dimana perbandingan jumlah udara

dan bahan bakar diatur berdasarkan kevakuman yang terjadi pada intake manifold akibat

adanya hisapan saat piston bergerak turun pada langkah hisap, namun untuk mesin keluaran

terbaru sudah beralih ke sistem injeksi yang dikontrol secara elektonik yang disebut EFI

(Electronic Fuel Injection) dimana perbadingan udara dan bahan bakar ditentukan oleh

jumlah udara yang masuk (tipe L-EFI menggunakan Air Flow Meter) dan tekanan pada intake

manifold (tipe D-EFI menggunakan Manifold Pressure Sensor). Sedangkan pada mesin diesel

sudah menerapkan sistem injeksi yang dikontrol oleh pompa injeksi berdasarkan putaran

mesin.

Untuk cara penyalaan/pembakaran, pada mesin bensin menggunakan nyala api dari

busi, sedangkan pada mesin diesel bahan bakar akan terbakar sendiri karena tekanan dan

temperatur udara yang sudah tinggi akibat langkah kompresi.

9

Perbedaan karakteristik mesin bensin dan mesin diesel adalah sebagai berikut (New

Step 1 Training Manual, Toyota Astra Motor, bab 3 hal 2) :

A. Mesin Bensin : -Kecepatan tinggi dan tenaganya besar

-Mudah pengoperasiannya

-Pembakarannya sempurna

-Umumnya digunakan untuk mobil penumpang dan truk kecil

B. Mesin Diesel : -Efisiensi panasnya tinggi

-Bahan bakarnya hemat

-Kecepatannya lebih rendah dibanding mesin bensin

-Getarannya besar dan agak berisik

-Harganya lebih mahal

-Umum digunakan untuk kendaraan jarak jauh

3. Cara Kerja Motor Bakar

Menurut Winarno Dwi Rahardjo (Mesin Konversi Energi, 2014 : hal 12-14), cara

kerja motor bakar diklasifikasikan dalam dua kelompok yaitu siklus empat langkah (4-tak)

dan siklus dua langkah (2-tak). Mesin empat langkah merupakan mesin yang untuk sekali

melakukan usaha memerlukan empat kali gerakan piston atau dua kali putaran poros engkol,

sedangkan mesin dua langkah untuk melakukan satu kali usaha memerlukan dua kali gerakan

piston atau satu kali putaran poros engkol.

Gambar 9. Mesin Otto (Bensin) dan Mesin Diesel 4 Langkah

(Sumber : Mesin Konversi Energi, Winarno Dwi Rahardjo)

10

A. Siklus 4 langkah

Motor bakar bekerja melalui mekanisme langkah yang terjadi berulang-ulang atau

periodik sehingga menghasilkan putaran pada poros engkol. Sebelum terjadi proses

pembakaran di dalam silinder, campuran udara dan bahan bakar harus dihisap dulu dengan

langkah hisap. Pada langkah ini, piston bergerak dari TMA menuju TMB, katup hisap terbuka

sedangkan katup buang masih tertutup.

Setelah campuran udara-bahan bakar masuk silinder kemudian dikompresi dengan

langkah kompresi, yaitu piston bergerak dari TMB menuju TMA, kedua katup hisap dan

buang tertutup. Karena dikompresi volume campuran menjadi kecil dengan tekanan dan

temperatur naik, dalam kondisi tersebut campuran udara-bahan bakar sangat mudah terbakar.

Sebelum piston mencapai TMA campuran dinyalakan oleh percikan bunga api dari busi,

terjadilah proses pembakaran menjadikan tekanan dan temperatur naik, sementara piston

masih naik terus sampai TMA sehingga tekanan dan temperature semakin tinggi. Setelah

sampai TMA kemudia torak didorong menuju TMB dengan tekanan yang tinggi, katup isap

dan buang masih tertutup.

Selama piston bergerak dari TMA menuju ke TMB yang merupakan langkah kerja

atau langkah ekspansi, volume gas pembakaran bertambah besar dan tekanan menjadi turun.

Sebelum piston mencapai TMB katup buang dibuka, katup masuk masih tertutup. Kemudian

piston bergerak lagi menuju TMA mendesak gas pembakaran keluar melalui katup buang.

Proses pengeluaran gas pembakaran disebut dengan langkah buang. Setelah langkah

buang selesai siklus dimulai lagi dari langkah hisap dan seterusnya. Piston bergerak dari

TMA-TMB-TMA-TMB-TMA membentuk satu siklus. Ada satu langkah tenaga dengan dua

putaran putaran poros engkol. Motor bakar yang bekerja dengan siklus lengkap tersebut

diklasifikasikan masuk golongan motor 4 langkah.

Pada mesin diesel langkahnya sama dengan mesin bensin, hanya saja pada proses

penyalaan, mesin diesel tidak memerlukan bunga api melainkan bahan bakar langsung

disemprotkan ke ruang bakar saat langkah kompresi dan akan terbakar dengan sendirinya

sesaat sebelum piston mencapai TMA.

11

Gambar 10. Mesin Bensin 2 Langkah (Sumber : Mesin Konversi Energi, Toyota Astra Motor)

B. Siklus 2 langkah

Langkah Pertama setelah terjadi pembakaran piston bergerak dari TMA menuju TMB

melakukan ekspansi, lubang buang mulai terbuka. Karena tekanan didalam silinder lebih

besar dari lingkungan, gas pembakaran keluar melalui lubang buang. Piston terus bergerak

menuju TMB lubang buang semakin terbuka dan saluran bilas mulai terbuka. Bersamaan

dengan kondisi tersebut tekanan di dalam karter mesin lebih besar daripada di dalam silinder

sehingga campuran bahan bakar-udara menuju silinder melalui saluran bilas sambil

melakukan pembilasan gas pembakaran. Proses ini disebut pembilasan, proses ini behenti

pada waktu piston mulai bergerak dari TMB menuju TMA dengan lubnag buang dan saluran

bilas tertutup.

Langkah Kedua setelah proses pembilasan selesai, campuran bahan bakar-udara

masuk ke dalam silinder kemudian dikompresi, posisi piston menuju TMA. Sesaat sebelum

piston sampai di TMA campuran bahan bakar-udara dinyalakan sehingga terjadi proses

pembakaran. Siklus kembali lagi ke proses awal.

Dari uraian tersebut terlihat piston melakukan dua kali langkah yaitu :

1. TMA ke TMB : terjadi ekspansi, pembilasan (pembuangan dan pengisian)

2. TMB ke TMA : terjadi kompresi, penyalaan pembakaran

Pada mesin bensin menganut siklus Otto atau siklus udara pada volume konstan,

sedangkan pada mesin diesel menganut siklus Diesel atau siklus udara pada tekanan konstan.

12

BAB III

PENUTUP

1. Kesimpulan

Dari beberapa materi yang sudah disampaikan dapat disimpulkan bahwa motor bakar

merupakan suatu alat yang mengubah energi panas hasil pembakaran menjadi energi

mekanik. Motor bakar secara umum diklasifikasikan dalam dua kelompok yaitu Motor

Pembakaran Dalam dan Motor Pembakaran Luar. Motor pembakaran luar lebih banyak

digunakan secara umum daripada mesin pembakaran luar karena konstuksi yang sederhana

dan tidak memerlukan tempat yang luas. Motor pembakaran dalam yang umum digunakan

adalah mesin bensin dan mesin diesel. Keduanya dibedakan menjadi motor dua langkah (4-

tak) dan empat langkah (2-tak). Pada mesin bensin menganut siklus Otto, sedangkan pada

mesin diesel menganut siklus Diesel

2. Saran

a. Sebaiknya buku materi untuk referensi tersedia lengkap di perpustakaan agar

mempermudah mahasiswa mencari referensi.

DAFTAR PUSTAKA

Rahardjo, Winarno Dwi. 2014. Mesin Koversi Energi. Semarang : Universitas Negeri

Semarang. Bab 2 hal 12-14

Tim Toyota.New Step 1 Training Manual. PT Toyota Astra Motor. Bab 3 hal 1-84

konsep motor bakar

Automotive