Motor bakar merupakan jenis mesin yang mengubah energi kimia dari bahan bakar menjadi energi mekanik, yang digunakan untuk menggerakkan suatu perangkat atau kendaraan. Prinsip kerja motor bakar didasarkan pada siklus termodinamika yang berulang, yang umumnya dikenal sebagai siklus empat langkah (four-stroke) untuk mesin pembakaran dalam (internal combustion engine) atau siklus dua langkah (two-stroke) untuk mesin pembakaran luar (external combustion engine).
Di sini, kita akan membahas prinsip kerja dari mesin pembakaran dalam (motor bakar internal combustion engine). Prinsip kerja motor bakar dalam melakukan siklus kerjanya dibagi menjadi dua jenis, yaitu motor bakar 4 tak/langkah dan motor bakar 2 tak/langkah.
Dalam mesin bensin 4 tak/langkah piston bekerja secara berulang-ulang untuk menghasilkan sebuah tenaga/energi, yaitu : langkah hisap, langkah kompresi, langkah usaha dan langkah buang. Prinsip kerja motor bakar 4 tak/langkah dalam setiap empat kali gerakan naik turun piston atau dua kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha/tenaga. Prinsip kerja motor bakar internal (four-stroke engine) terdiri dari empat langkah utama:
1. Langkah Pengisian (Intake)
Pada langkah ini katup buang tertutup dan katup hisap terbuka, piston bergerak dari Titik Mati Atas (TMA) ke Titik Mati Bawah (TMB), yang terjadi kevakuman pada ruang silinder, sehingga campuran udara dan bahan bakar terhisap kedalam ruang silinder melalui saluran katup hisap yang terbuka.
- Saat piston berada di posisi paling atas (top dead center/TDC), katup hisap (intake valve) terbuka, dan piston mulai bergerak ke bawah.
- Pada saat yang sama, bahan bakar (biasanya campuran bahan bakar dan udara) disemprotkan ke dalam ruang bakar melalui injektor atau karburator.
- Piston menciptakan tekanan rendah dalam ruang bakar sehingga campuran bahan bakar dan udara masuk ke dalam silinder.
2. Langkah Kompresi (Compression)
Katup buang dengan katup hisap tertutup, piston bergerak dari TMB ke TMA dan menyebabkan campuran udara dan bahan bakar terdorong keatas dan terpampatkan, pada langkah ini temperatur dan tekanan didalam ruang bakar akan meningkat karena proses kompresi udara dan bahan bakar.
- Setelah ruang bakar terisi dengan campuran bahan bakar dan udara, katup hisap (intake valve) dan katup buang (exhaust valve) tertutup.
- Piston bergerak kembali ke atas (menuju top dead center/TDC) dan secara adiabatik menekan campuran bahan bakar dan udara yang ada di dalam ruang bakar.
- Tekanan dan suhu campuran meningkat secara signifikan, mengakibatkan peningkatan energi potensial.
3. Langkah Pembakaran dan Ekspansi (Combustion and Power)
Katup buang dengan katup hisap masih dalam kondisi tertutup dan saat piston hampir sampai pada TMA busi memercikan bunga api, sehingga terjadi proses pembakaran campuran udara dan bahan bakar yang telah di pampatkan tadi. Pembakaran tersebut mengakibatkan terjadinya ledakan yang mendorong pistonbergerak dari TMA ke TMB dan menyebab kan poros engkol bergerak merubah gerak turun piston menjadi putaran , kondisi ini adalah kondisi usaha/tenaga engine.
- Pada titik tertentu dalam langkah kompresi, busi menyala (pada mesin bensin) atau campuran udara dan bahan bakar terkompresi cukup panas sehingga menyebabkan bahan bakar tersebut terbakar secara spontan (pada mesin diesel).
- Proses pembakaran ini menghasilkan ledakan yang mendorong piston ke bawah (menuju bottom dead center/BDC).
- Energi kimia dari bahan bakar yang terbakar diubah menjadi energi mekanik yang digunakan untuk menggerakkan piston.
4. Langkah Pembuangan (Exhaust)
Katup buang terbuka dan katup hisap tertutup, piston bergerak dari TMB ke TMA, kemudian gas buang yang dihasilkan dari proses pembakaran terdorong piston dan dibuang ke luar silinder melalui saluran katup buang yang terbuka. Pada akhir langkah buang dan awal langkah hisap, kedua katup akan membuka sedikit (valve over lap) yang berfungsi sebagai langkah pembilasan (campuran udara dan bahan bakar baru mendorong gas hasil sisa pembakaran.
- Setelah langkah ekspansi, katup buang (exhaust valve) dibuka, dan piston bergerak kembali ke atas (menuju TDC).
- Pembukaan katup buang ini memungkinkan gas buang hasil pembakaran keluar dari ruang bakar dan masuk ke sistem knalpot.
- Siklus empat langkah ini kembali ke awal dengan langkah pengisian, dan proses berulang secara berkesinambungan selama mesin beroperasi.
Selanjutnya pada mesin bensin 2 tak/langkah piston bekerja dengan proses 2 langkah kerja untuk menghasilkan sebuah tenaga/energi, yaitu : langkah 1 (langkah hisap dan kompresi), langkah 2 (langkah usaha dan buang). Prinsip kerja motor bakar 2 tak/langkah dalam setiap dua kali gerakan naik turun piston atau satu kali putaran poros engkol menghasilkan satu kali langkah usaha/tenaga.
Suatu mekanisme Engine yang sudah dioperasikan secara terus menerus akan mengalami perubahan fisik pada komponen- komponennya seperti pada blok silinder, kepala silinder, mekanisme katup, poros engkol, kelengkapan piston, poros nok dan yang lainnya.
Hal ini tentunya akan mempengaruhi kerja dari mesin itu sendiri. Bagian-bagian mesin yang saling bergesekan secara terus menerus dan menyebabkan pengikisan atau perubahan bentuk. Ini tentunya akan menyebabkan hasil tenaga mesin berkurang maka dari itu perlu adanya perawatan berkala pada ebuah mekanisme engine agar tetap menghasilkan kerja yang stabil.
Dengan demikian, motor bakar mengkonversi energi kimia dari bahan bakar menjadi gerakan mekanik, yang pada gilirannya dapat digunakan untuk berbagai tujuan, seperti menggerakkan kendaraan atau menjalankan mesin industri.
Posting Komentar