MOTOR BAKAR y Definisi motor bakar : Suatu mekanisme / konstruksi mesin yang merubah energi panas menjadi energi mekanis Bagaimana dapat terjadinya energi panas : Terjadinya energi panas karena adanya proses pembakaran, adanya bahan bakar, udara dan adanya suatu sistem pengapian. Bagaimana dapat terjadinya perubahan energi panas menjadi energi mekanik : Dengan adanya suatu konstruksi mesin sehingga memungkinkan terjadinya siklus kerja mesin untuk usaha dan tenaga dorong dari hasil ledakan pembakaran diubah oleh konstruksi mesin menjadi energi mekanik atau tenaga penggerak.

y

y

Jenis Motor Bakar 1. Motor pembakaran luar (External combustion chamber) Motor pembakaran luar adalah suatu motor bakar dimana proses pembakaran atau perubahan energi panas dilakukan diluar dari mekanisme / kontruksi mesin. Dari ruang pembakaran energi panas tersebut dialirkan ke kontruksi mesin melalui media penghubung lagi . Contohnya : - Mesin uap / turbin uap - Mesin nuklir / turbin nuklir.

2. Motor pembakaran dalam (Internal combustion chamber) Motor pembakaran dalam suatu motor bakar dimana proses pembakaran atau perubahan energi panas di mana dilakukan di dalam kontruksi mesin itu sendiri dan tempat terjadinya proses pembakaran itu disebut ruang bakar ( combustion chamber ). Contohnya : - Motor bensin - Motor diesel - Mesin Jet Prinsip kerja, motor bakar dalam melakukan siklus kerjanya dibagi menjadi : A. Prinsip kerja motor 4 tak B. Prinsip kerja motor 2 tak

1

A. Prinsip kerja motor 4 tak Dimana setiap dua kali putaran poros engkol atau empat kali gerakan turun dan naik piston menghasilkan satu kali langkah usaha. B. Prinsip kerja motor 2 tak Dimana setiap satu kali putaran poros engkol atau dua kali gerakan turun dan naik piston menghasilkan satu kali langkah.

MOTOR BAKAR BENSIN (MOTOR BENSIN) Langkah kerja motor bakar bensin 4 tak 1. Langkah Hisap

- Piston bergerak dari TMA ke TMB - Katup hisap membuka - Karena piston bergerak ke bawah maka di dalam ruang silinder timbul kevacuman sehingga campuran antara udara dan bensin terhisap masuk ke dalam silinder.

2. Langkah Kompresi

- Akhir dari langkah hisap - Piston bergerak dari TMB ke TMA - Kedua katup menutup - Karena piston bergerak ke atas maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di dalam silinder tertekan ke atas dan ditempatkan di dalam ruang bakar

2

3. Langkah Usaha

- Akhir dari langkah kompresi - Sesaat piston belum mencapai TMA busi memercikan bunga api listrik ke dalam ruang bakar, sehingga campuran udara dan bensin yang sudah dipampatkan akan terbakar dan akan menimbulkan tenaga gerak atau mekanik.

4. Langkah buang

- Akhir dari langkah usaha - Piston bergerak dari TMB ke TMA - Karena piston bergerak keatas maka gas hasil pembakaran di dalam silinder akan terdorong ke luar melalui katup buang.

Catatan : Pada saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap kedua katup akan membuka sedikit (valve over lap) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran)

3

Langkah kerja motor bakar bensin 2 tak. 1. Langkah kompresi dan langkah hisap.

- Torak bergerak dari TMB ke TMA - Pada saat saluran pembiasan tertutup mulai dilakukan Langkah kompresi - Pada saat saluran hisap membuka maka campuran udara dan bensin akan masuk ke dalam ruang poros engkol

2. Langkah usaha dan buang

Sebelum piston mencapai TMA,busi akan memercikan bunga api listrik sehingga campuran udara dan bahan bakar akan terbakar dan menyebabkan timbulnya daya dorong, sehingga piston akan bergerak dari TMA ke TMB. Sesaat saluran hisap tertutup dan saluran bilas dan saluran buang membuka. maka campuran udara dan bahan bakar yang berada di ruang engkol akan mendorong gas sisa hasil pembakaran melalui saluran bilas ke saluran buang

4

MOTOR BAKAR DIESEL ( MOTOR DIESEL ) A. Langkah kerja motor diesel 4 tak 1. Langkah hisap

- Piston bergerak dari TMA ke TMB - Katup masuk membuka - Karena piston bergerak ke bawah maka di dalam silinder terjadi kevacuman sehingga udara bersih akan mengalir masuk ke dalam melalui katup masuk.

2. Langkah kompresi

- Piston akan bergerak dari TMB ke TMA kedua katup menutup karena piston bergerak keatas maka udara bersih di dalam silinder akan terdorong dan dipampatkan di ruang bakar, akibatnya tekanan dan temperature udara menjadi tinggi.

5

3. Langkah Usaha Pada langkah ini terjadi dua proses pembakaran. a. Pembakaran awal : - Sebelum piston mencapai TMA, injector akan mengabutkan bahan bakar dan akan bercampur dengan udara yang bertekanan dan bertemperatur tinggi ( 7000 - 9000 C, 70 - 90 kg/cm2 ). b. Pembakaran Sempurna Karena tekanan dan temperatur yang tinggi maka bahan bakar akan terbakar dengan sendirinya. Hal ini akan menimbulkan daya dorong sehingga piston akan bergerak dari TMA ke TMB

4. Langkah buang

Piston bergerak dari TMB ke TMA katup buang membuka karena piston bergerak ke atas maka gas sisa hasil pembakaran akan terdorong ke luar melalui katup buang.

6

B. Langkah motor bakar diesel 2 (dua) tak.

(A)

(B)

(C)

(D)

Keterangan : A. Udara masuk B. Udara dikompresikan

C. Bahan bakar diinjeksikan ke dalam ruang gas. D. Gas bekas keluar

1. Langkah kompresi dan hisap Piston bergerak dari TMB ke TMA, saluran masuk membuka sehingga udara bersih masuk ke dalam, sesaat setelah saluran hisap menutup dan saluran buang menutup maka mulai dilakukan langkah kompresi hingga tekanan udara mencapai 70 - 90 kg/cm2.

2. Langkah usaha dan buang Sebelum piston mencapai TMA injector akan mengabutkan bahan bakar dan ini sebagai proses pembakaran awal, karena bahan bakar bercampur dengan udara bersuhu dan bertekanan tinggi maka akan terjadi proses pembakaran sempurna. Akibatnya akan mendorong piston bergerak dari TMA ke TMB. Sesaat piston belum mencapai TMB katup buang sudah mulai membuka. Dan bila saluran hisap membuka maka udara bersih akan membantu mendorong gas sisa hasil pembakaran keluar.

7

Perbandingan antara motor 4 tak dan 2 tak Motor 4 Tak Prinsip kerja Motor 2 Tak

2 kali putaran poros 1 kali putaran poros engkol 1 kali usaha engkol menghasilkan 1 kali usaha Lebih rumit Tidak mengunakan mekanisme katup Lebih cepat oli Mengunakan oli samping untuk melumasi ruang engkol Lebih kasar Lebih besar Motor

Mekanisme Katup

Putaran rpm yang Lebih lambat dihasilkan Sistem pelumasan mesin Tidak mengunakan samping Suara yang dihasilkan Lebih halus karena hasil pembakaran Tingkat polusi yang Lebih kecil ditimbulkan Pengunaan mesin untuk Mobil jenis kendaraan

Perbandingan antara Motor Diesel dengan Motor Bensin Motor Bensin Bahan bakar gunakan yang di- Bensin Solar dan Udara bensin Pembakaran sendiri Lebih tinggi Lebih besar Lebih kasar Motor Diesel

Jenis yang dikompresikan

Campuran udara bensin Sistem pembakaran Mengunakan busi Tingkat perbandingan Lebih rendah kompresi Momen / torsi yang di- Lebih kecil hasilkan Getaran dan suara yang Lebih halus timbul karena proses pembakaran Harga bahan bakar yang Lebih mahal dipakai Tingkat harga perawatan Lebih murah mesin

Lebih murah Lebih mahal

8

MEKANISME KATUP Pada sistem motor bakar 4 tak untuk memasukkan campuran bahan bakar dan membuang gas sisa hasil pembakaran maka di dalam silinder diperlukan adanya katup masuk dan katup buang. Untuk mengontrol kapan katup masuk dan kapan katup buang menutup atau membuka disebut mekanisme katup

Jenis-jenis mekanisme katup3

Tipe Over Head Valve Mekanisme katup ini sederhana dan dapat diandalkan. Penempatan camshaftnya pada blok silinder, dibantu oleh : 1. Valve lifter 2. Push rod 3. Rocker arm

2

1

Tipe Over Head Camshaft Camshaft ditempatkan pada kepala silinder, dan camshaft langsung menggerakkan rocker arm tanpa melalui lifter dan push rod Keuntungan OHC : - Berat bagian yang bergerak menjadi berkurang - Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih tetap (stabil) Kerugian OHC : - Lebih rumit dibandingkan dengan OHV

9

Tipe Double Over Head Camshaft Pada kepala silinder terdapat dua camshaft, yang satu untuk menggerakkan katup masuk, dan yang lainnya menggerakkan katup buang Camshaft membuka dan menu-tup katup secara langsung, dan tidak memerlukan rocker arm Keuntungan DOHC : Berat bagian yang bergerak menjadi berkurang Kemampuan pada kecepatan tinggi cukup baik, karena katup-katup membuka dan menutup lebih presisi

Kerugian DOHC : Konstruksi sangat rumit Harganya mahal atau produksi mahal

biaya

Untuk tipe DOHC biasanya menggunakan multi valve, dimana setiap satu silinder menggunakan 2 buah katup masuk dan 2 buah katup buang Keuntungan penggunaan multi valve dibandingkan dengan single valve : a. Beban katup lebih kecil Karena kepala katup cenderung lebih kecil sehingga mengurangi beban katup dan umur katup cenderung lebih lama b. Ruang buka lebih besar Dengan menggunakan dua buah katup masuk atau katup buang secara bersamaan, otomatis jumlah campuran udara dan bahan bakar lebih banyak dan pada saat langkah buang gas sisa hasil pembakaran lebih mudah terbuang c. Efisiensi lebih tinggi Tenaga yang dihasilkan cenderung lebih besar karena dengan banyaknya campuran udara dan bahan bakar yang masuk menyebabkan tingginya tekanan kompresi, sehingga pembakaran menjadi lebih sempurna10

Kerugian penggunaan multi valve dibandingkan single valve : a. Konstruksi lebih rumit b. Membutuhkan dua buah camshaft c. Suara mesin cenderung lebih kasar d. Untuk yang non hidrolis penyetelan katup lebih lama

METODE MENGGERAKKAN KATUP Camshaft digerakkan oleh crankshaft dengan beberapa metode. Berikut ini metode-metode menggerakkan katup : y Timing Gear Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve). Keuntungan : - Lebih kuat dan tahan lama. Kerugian : - Menimbulkan bunyi yang besar.

y Timing Chain Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHV (Over Head Valve) dan OHC (Over Head camshaft). Keuntungan : - Menimbulkan bunyi yang lebih kecil dibanding tipe timing gear. Kerugian : - Umur lebih pendek dibanding tipe timing gear.

11

y Timing Belt Metode ini digunakan pada mekanisme katup jenis OHC (Over Head camshaft) dan DOHC (Double Over Head Camshaft). Timing belt terbuat dari fiberglass yang diperkuat dengan karet sehingga mempunyai daya renggang yang baik dan hanya mempunyai penguluran yang kecil karena panas. Keuntungan : - Tidak menimbulkan bunyi. - Tidak memerlukan pelumasan. Kerugian : - Umur lebih pendek dibanding tipe timing chain.

KOMPONEN-KOMPONEN MEKANISME KATUP y Poros Nok Poros nok berfungsi untuk menggerakkan mekanisme katup, pompa oli, pompa bahan bakar dan distributor.

y Pengangkat Katup Pengangkat katup (valve lifter) berfungsi untuk meneruskan gerakan camshaft ke push rod. Pada mesin yang menggunakan lifter konvensional celah katupnya harus distel, tetapi ada mesin yang menggunakan hydraulic lifter tidak perlu melakukan penyetelan celah katup karena celahnya selalu 0 mm.

12

y Batang Penekan Batang penekan (push rod) berfungsi untuk meneruskan gerakan lifter ke rocker arm.

y Rocker Arm dan Shaft Rocker arm berfungsi untuk menekan katup saat tertekan ke atas oleh push rod. Rocker arm dilengkapi skrup dan mur pengunci untuk penyetelan celah katup. Pada mesin yang menggunakan lifter hidraulis tidak dilengkapi skrup dan mur pengunci

y Katup Katup terbuat dari baja khusus (special steel). karena katup berhubungan dengan tekanan dan temperatur tinggi Pada umumnya katup masuk lebih besar dari katup buang. Agar katup menutup rapat pada dudukannya, maka permukaan sudut katup (valve face angle) dibuat pada 44,5 atau 45,5

13

y Pegas Katup Pegas katup (valve spring) digunakan untuk menutup katup Pada umumnya mesin menggunakan 1 pegas untuk tiap katupnya, tetapi ada juga yang menggunakan 2 pegas. Penggunaan pegas yang jarak pitchnya berbeda (uneven pitch spring) / pegas ganda (double spring) adalah untuk mencegah katup melayang Katup melayang adalah gerakan katup yang tidak seirama dengan gerakan cam saat putaran tinggi. Pegas dengan jarak pitch berbeda tipe asymetrical dipasang dengan bagian yang lebih renggang pada posisi atas

y Dudukan Katup Dudukan katup (valve seat) dipasang dengan jalan dipres pada kepala silinder. Valve seat berfungsi untuk dudukan katup sekaligus memindahkan panas dari katup ke kepala silinder. Dudukan katup terbuat dari baja khusus tahan panas dan aus. Lebar persinggungan katup adalah 1,2 1,8 mm.

y Bushing Pengantar Katup dan Oil Seal Bushing penghantar katup terbuat dari besi tuang dan berfungsi untuk mengarahkan katup agar duduk tepat pada valve seat. Gerakan katup yang tidak lembut atau batang katup yang macet pada bushing penghantar katup disebut katup macet (valve stinking). Oil seal berfungsi untuk mencegah oli mesin masuk ke ruang bakar melalui bushing katup, bila oil seal rusak akan menyebabkan oli masuk ke dalam ruang bakar, akibatnya oli menjadi boros. Biasanya lebih mudah masuk ke ruang bakar melalui katup masuk14

VALVE TIMING DIAGRAM Valve timing diagram adalah diagram waktu kerja katup Valve timing diagram dipengaruhi oleh bentuk cam dan celah katup. Valve overlap adalah saat dimana katup hisap (intake valve) dan katup buang (exhaust valve) sama-sama membuka. Valve overlap berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara bahan bakar baru mendorong gas sisa hasil pembakaran). Valve overlap terjadi saat akhir langkah buang dan awal langkah hisap. Overlap yang besar menghasilkan kemampuan kecepatan tinggi yang lebih baik, tetapi idling menjadi kurang stabil.

Lamanya katup hisap (intake valve) membuka = 6 + 180 + 40 = 226 Lamanya katup buang (exhaust valve) membuka = 31 + 180 + 9 = 220 Lamanya valve overlap = 6 + 9 = 15

15

CELAH KATUP Celah katup adalah celah yang terdapat pada mekanisme katup (dari camshaft sampai katup) Apabila tidak terdapat celah katup akan menyebabkan katup tidak menutup rapat saat mesin panas, karena pada komponen-komponen mekanisme katup terjadi pemuaian

Pada mekanisme katup DOHC (Double Over Head Camshaft) katup distel dengan menggunakan adjusting shim (shim penyetel) pada saat mesin dingin.

16

HYDRAULIC VALVE LIFTER

Penggunaan pengangkat katup hidraulis (hydraulic valve lifter) mempunyai keuntungan tidak memerlukan penyetelan katup dan mengurangi suara berisik. y Cara Kerja Oli yang bertekanan dari pompa memasuki plunger dalam lifter melalui saluran oli (oil passage). n Katup Menutup Plunger spring selalu menekan plunger ke atas, maka celah katup selalu nol. Oli yang bertekanan juga mendorong check ball melawan check ball spring dan mengalir ke working chamber.

o Katup Membuka Cam mendorong lifter body, maka tekanan oli di dalam working chamber naik sehingga check ball menutup saluran oli, dan lifter body terdorong ke atas dengan plunger, menyebabkan katup membuka dengan adanya gerakan rocker arm melalui push rod.

17

Rotary Engine ( Motor Rotary) Rotary engine adalah suatu konstruksi mesin dimana untuk melakukan sebuah langkah usaha dengan mengunakan rotor. Setiap sisi luar rotor berfungsi sebagai piston. Sedangkan rotor berbentuk segitiga dan berarti bahwa pada rotor terdapat tiga buah piston. Rumah rotor dibuat sedemikian rupa sehingga apabila rotor berputar akan dapat melakukan langkah usaha. Langkah usaha yang timbul akibat proses pembakaran pada rotor akan diteruskan ke crankshaft melalui roda gigi.Oil Filter Alternator Distributor Fan Rotor

Eccentric Shaft Flywheel Intake Port

Front of Eccentric Shaft

Oil Pump

Exhaust Ports

Tension Bolt

Oil Pan

ROTARY ENGINE

18

Prinsip dasar rotary engine Prinsip kerja rotary engine menggunakan prinsip dasar motor bakar 4 tak untuk setiap sisi rotor ( piston ) Setiap sisi rotor ( piston ) bekerjanya saling berkaitan / berhubungan, jika sisi rotor yang satu melakukan langkah usaha maka sisi rotor yang lain melakukan langkah hisap dan buang

Langkah kerja rotary engine 1. Langkah hisap A Rotor berputar searah jarum jam. Sisi rotor A akan bergerak dan pada saat saluran hisap terbuka maka campuran udara dan bahan bakar akan terhisap masuk ke ruang hisap

2. Langkah kompresi Perputaran rotor akan menyebabkan sisi rotor A akan memperkecil volume ruang hisap sehingga campuran udara dan bahan bakar tekanannya menjadi tinggi

3. Langkah usaha Setelah mencapai top kompresi volume ruang kerja menjadi lebih kecil dan pada saat itu busi memercikkan bunga api, akibatnya campuran udara dan bahan bakar yang yang sudah dikompresikan akan terbakar dan menimbulkan daya atau tenaga untuk memutar motor

19

4. Langkah buang Rotor berputar, menyebabkan sisi rotor A akan membawa gas sisa hasil pembakaran ke saluran pembuangan

A

Sisi kerja rotor yang saling berkaitan C Sisi A ( piston A ) = Sedang melakukan langkah usaha = Sedang melakukan langkah buang = Sedang melakukan langkah hisap

Sisi B ( piston B )

Sisi C ( piston C )

A

B

20