Siklus Motor Bensin 4 Langkah

Siklus empat langkah pada mesin bensin. Gas masuk berwarna biru dan gas buang berwarna coklat. Dinding silinder berupa tabung pelapis tipis yang dikelilingi air pendingin.

Motor bakar empat langkah adalah mesin pembakaran dalam, yang dalam satu kali siklus pembakaran akan mengalami empat langkah piston. Sekarang ini, mesin pembakaran dalam pada mobil, sepeda motor, truk, pesawat terbang, kapal, alat berat dan sebagainya, umumnya menggunakan siklus empat langkah. Empat langkah tersebut meliputi langkah hisap (pemasukan),kompresi, tenaga dan langkah buang. Yang secara keseluruhan memerlukan dua putaran poros engkol (crankshaft) per satu siklus pada mesin bensin atau mesin diesel.

Motor atau sering juga disebut dengan mesin (engine) didefinisikan sebagai sebuah alat yang berfungsi untuk merubah suatu bentuk energi menjadi energi dalam bentuk lain (Srinivasan, 2001). Salah satu jenis motor yang banyak digunakan pada saat sekarang ini adalah motor kalor (heat engine) yaitu motor yang mengubah energi termal menjadi energi mekanik. Energi itu sendiri dapat diperoleh dari proses pembakaran, proses fisi bahan bakar nuklir, atau proses lainnya. Ditinjau dari cara memperoleh energi termal ini motor kalor dibagi menjadi dua golongan yaitu motor pembakaran luar (external combustion engine) dan motor pembakaran dalam (internal combustion engine). Pada motor pembakaran luar, proses pembakaran terjadi di luar motor. Sebagai contoh adalah motor uap dimana energi termal dari gas hasil pembakaran luar kemudian dipindahkan ke fluida kerja melalui beberapa dinding terpisah. Sedangkan pada motor pembakaran dalam proses pembakaran berlang-sung di dalam motor bakar itu sendiri sehingga gas pembakaran yang terjadi sekali-gus berfungsi sebagai fluida kerja. Contoh dari motor pembakaran dalam ini adalah motor bakar torak dan motor wankel.

Motor bakar torak mempergunakan silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi (bolak-balik). Di dalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut menggerakkan torak yang oleh batang penghubung (connecting rod) dihubungkan dengan poros engkol (crank shaft). Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol menimbulkan gerak translasi pada torak.

Motor bakar torak terbagi menjadi beberapa jenis. Berdasarkan bahan bakar yang digunakan, motor bakar torak terdiri dari dua jenis utama yaitu motor bensin dan motor diesel. Perbedaan utama dari kedua jenis motor bakar torak ini adalah pada jenis bahan bakar yang digunakan dan pada sistem pengapiannya.

Bahan bakar pada motor bensin dinyalakan oleh loncatan api listrik di antara kedua elektroda busi. Karena itu motor bensin dinamai juga dengan spark ignition engine (SIE). Sedangkan pada motor diesel proses pengapian terjadi sendiri dimana bahan bakar disemprotkan ke dalam silinder yang berisi udara dengan temperatur dan tekanan yang tinggi. Bahan bakar terbakar sendiri oleh udara setelah temperatur campuran melampaui temperatur nyala bahan bakar. Karena itu motor diesel ini juga disebut compression ignition engine (CIE).

Berdasarkan siklus kerja motor bakar torak terdiri dari motor 4 langkah dan motor 2 langkah. Motor 4 langkah adalah motor yang dalam satu siklus kerjanya mengalami 4 kali gerakan turun naik torak dengan 2 kali putaran poros engkol. Sedangkan motor 2 langkah adalah motor yang dalam satu siklus kerjanya mengalami 2 kali gerakan turun naik torak dengan 1 kali putaran poros engkol. Namun pada saat sekarang ini motor 2 langkah mulai ditinggalkan karena pertimbangan lingkungan dan semakin menipisnya cadangan minyak bumi dunia. Sebagaimana diketahui motor 2 langkah lebih boros dalam mengkonsumsi bahan bakar apabila dibandingkan dengan motor 4 langkah, serta menghasilkan emisi yang lebih besar apabila dibandingkan dengan motor 4 langkah. Gambar 1 memperlihatkan komponen-komponen dari motor bensin 4 langkah.

Motor 4 langkah dan motor 2 langkah, dalam satu siklus kerjanya mengalami beberapa langkah yaitu; langkah hisap, langkah kompresi, langkah kerja dan langkah buang. Adapun urutan operasi dari siklus 4 langkah Spark Igniton Engine (SIE) ditunjukkan pada Gambar 2 di bawah ini:

Prinsip Kerja Motor Bensin 4 Langkah
Istilah-istilah baku yang berlaku dalam teknik otomotif yang harus diketahui untuk bisa memahami prinsip kerja mesin ini:
1. TMA (titik mati atas) atau TDC (top dead centre): Posisi piston berada pada titik paling atas dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling jauh dari poros engkol (crankshaft).

2. TMB (titik mati bawah) atau BDC (bottom dead centre): Posisi piston berada pada titik paling bawah dalam silinder mesin atau piston berada pada titik paling dekat dengan poros engkol (crankshaft).

Penjelasan dari siklus cara kerja Motor Bensin 4 Langkah antara lain: 

1. Langkah hisap (induction)

Pada gerak hisap, campuran udara bensin dihisap ke dalam silinder. Bila jarum dilepas dari sebuah alat suntik dan plunyernya ditarik sedikit sambil menutup bagian ujung yang terbuka dengan jari (alat suntik akan rusak bila plunyer ditarik dengan tiba-tiba), dengan membebaskan jari akan menyebabkan udara masuk ke alat suntik ini dan akan terdengar suara letupan. Hal ini terjadi sebab tekanan di dalam lebih rendah dari tekanan udara luar. Hal yang sama jugaterjadi di mesin, torak dalam gerakan turun dari TMA ke TMB menyebabkan kehampaan di dalam silinder, dengan demikian campuran udara bensin dihisap ke dalam. Selama langkah torak ini, katup hisap akan membuka dan katup buang menutup                                                                                                                    

 2. Langkah kompresi (compression)

Dalam gerakan ini campuran udara bensin yang di dalam silinder dimampatkan oleh torak yang bergerak ke atas dari TMB ke TMA. Kedua katup hisap dan katup buang akan menutup selama gerakan tekanan dan suhu campuran udara bensin menjadi naik. Bila tekanan campuran udara bensin ini ditambah lagi, tekanan serta ledakan yang lebih besar lagi dari tenaga yang kuat ini akan mendorong torak ke bawah. Sekarang torak sudah melakukan dua gerakan atau satu putaran, dan poros engkol berputar satu putaran

 3. Langkah kerja / langkah ekspansi(combustion)

Dalam gerakan ini, campuran udara bensin yang dihisap telah dibakar dan menyebabkan terbakar dan menghasilkan tenaga yang mendorong torak ke bawah meneruskan tenaga penggerak yang nyata. Selama gerak ini katup hisap dan katup buang masih tertutup. Torak telah melakukan tiga langkah dan poros engkol berputar satu setengah putaran

 4. Langkah buang (exhaust)


Dalam gerak ini, torak terdorong ke bawah, ke TMB dan naik kembali ke TMA untuk mendorong gas-gas yang telah terbakar dari silinder. Selama gerak ini kerja katup buang saja yang terbuka. Bila torak mencapai TMA sesudah melakukan pekerjaan seperti di atas, torak akan kembali pada keadaan untuk memulai gerak hisap. Sekarang motor telah melakukan 4 gerakan penuh, hisap-kompresi-kerja-buang. Poros engkol berputar 2 putaran, dan telah menghasilkan satu tenaga. Di dalam mesin sebenarnya, membuka dan menutupnya katup tidak terjadi tepat pada TMA dan TMB, tetapi akan berlaku lebih cepat atau lambat, ini dimaksudkan untuk lebih efektif lagi untuk aliran gas.

Sumber: wikipedia, mhasanalbana, ototech

Share this post